研究了激光粉末床熔融（LPBF）增材制造技术成形新型定向凝固镍基高温合金ZGH451的致密化行为、显微组织和凝固晶粒取向。结果表明：未熔合和凝固裂纹是主要冶金缺陷；通过增大激光功率、减小扫描间距和扫描速度，可以有效消除未熔合缺陷；在激光功率150 W、扫描层厚0.02 mm、扫描速度600~800 mm/s、扫描间距0.06~0.08 mm的工艺窗口内，可以获得无裂纹、高致密（致密度为99.9%）样品，其凝固组织主要由基本沿构建方向定向生长的柱状晶构成，具有典型的微细枝晶显微组织，一次枝晶间距小于1 μm，二次枝晶不发达。枝晶间存在TiC和TaC颗粒析出，未观察到明显的γ/γ'共晶。样品呈现出一定的定向凝固特性，［001］织构明显，但相邻熔道搭接区域内仍有复杂热流产生的大取向差柱晶。样品力学性能优异，其屈服强度与传统定向凝固工艺制备的第三代单晶高温合金相当。研究结果证实了采用LPBF技术成形定向凝固ZGH451镍基高温合金的可行性。

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法计算了z-BC2N和z-B2CN的4种晶体结构的电子结构、硬度和光学性质。结果表明，z-BC2N(2)为直接带隙半导体，其禁带宽度2.449 eV，z-BC2N(1)为间接宽带隙半导体，其禁带宽度为3.381 eV，而z-B2CN(1)和z-B2CN(2)为导体；硬度结果显示z-BC2N(1)、z-BC2N(2)和z-B2CN(1)为超硬材料。最后通过计算z-BC2N基本光学函数与光子能量的关系表征了其光学性质。分析结果表明，z-BC2N结构可以用作良好的耐磨材料和窗口耐热材料。

在多模谐振器的基础上, 设计了一种新型的具有双陷波特性的超宽带滤波器。该滤波器在十字形谐振器的基础上加载了一对阶跃阻抗谐振器及两组短路反耦合线结构。设计得到的滤波器尺寸紧凑, 且可实现滤波器谐振频率及陷波点的独立可控。测试可得滤波器的通频带为1.8~12.1 GHz, 3 dB相对带宽为148%, 通带内插入损耗小于1 dB, 两个陷波点频率分别位于5.15 GHz和6.98 GHz。结果表明, 该超宽带滤波器能有效地抑制WLAN频段和C波段卫星信号的干扰, 与仿真结果吻合良好。

光谱估计是光谱成像领域的研究热点,提出一种自适应加权线性回归光谱估计方法,首先以线性化的伪逆求解算子为基础,利用齐次多项式对相机数字响应值进行扩展,利用Tikhonov正则化方法进行正则化约束,得到全局训练的光谱估计方法,其次依据训练样本对光谱估计精度的影响机理,在求解光谱估计矩阵时进一步引入高斯加权方法,建立自适应加权训练的光谱估计方法,以提高光谱估计精度。利用28种数码相机的灵敏度函数构建了仿真成像系统,以Munsell Matte颜色样本和X-rite ColorChecker SG色卡为实验样本,以光谱均方根误差和色差为评价指标,对本文方法进行了验证。结果表明,新方法在全局训练模式下能取得与现有全局训练方法同等水平的光谱估计精度,且能够克服现有方法存在的曝光敏感性问题;新方法在自适应加权训练模式下,无论是光谱精度还是色度精度,均优于现有方法。

光学平面面形的绝对检验技术规避了干涉仪参考面形精度的制约，能够有效提高平晶面形的检测精度。采用N次图像旋转法的两平晶三面互检的绝对检验技术，求解待测平晶的三维绝对面形分布，结果中包含了中频波段的信息。利用递推公式构造旋转变化项的N次虚拟旋转结果，求和平均后得到旋转变化项，叠加旋转不变项结果后得到待测波面面形。推导了算法的理论误差，针对旋转角度进行优化并增加虚拟旋转次数，提高了算法精度，优化后的仿真结果的残差波面的均方根值精度为0.14 nm。对150 mm口径平晶进行两平晶三面互检实验，并将实验结果与传统三面互检法结果进行比对，均方根值偏差小于0.5 nm，验证了算法的准确性。

随着精密制造行业对光学元件面形要求的提高, 干涉仪系统误差的标定越来越重要。其中, 采用液面基准法作为干涉仪系统误差标定的方案具有高精度, 低成本的优点。在不考虑外界因素的影响下, 理论上液体平晶曲率与地球半径相同, 可认作绝对平面进行系统误差标定。但由于液体对环境较为敏感, 不易控制, 因此如何建立一个高精度的液面基准是整个过程中最为关键的一个环节, 其直接影响了系统精度。由于液体的流动性特点使得以往的时间移相方法不再适用, 因此采用了点源异位立式斐索干涉仪进行液面的动态测量, 对液体、液盘的各项性质进行综合分析。最终完成了高精度的液面基准建立, 可用于干涉仪的系统误差标定。

提出了一种基于金属-绝缘体-金属（MIM）表面等离激元波导的双短腔共振系统(DSR), 通过双短腔腔模之间的相互干涉, 实现了表面等离激元诱导吸收（PIA）效应。利用时域有限差分（FDTD）方法对其传输特性进行了数值仿真分析。对相位响应特性进行仿真分析, 发现PIA窗口会出现明显的反常色散现象, 该反常色散效应可应用于实现表面等离激元波导中的快光效应。另外, 还提出一种基于PIA效应的多开关功能应用, 并通过仿真分析了短腔腔长和折射率变化对PIA窗口的影响, 优化了开关功能的结构参数。具备这些特性的结构在表面等离激元光开关、滤波器等方面具有潜在的应用价值。

为了实现高灵敏的表面等离子体共振(SPR)折射率传感, 提出一种基于大纤芯的单芯光子晶体光纤SPR传感结构, 采用全矢量有限元方法对其传感特性进行了数值仿真和分析。结果表明, 该结构具有比较宽的折射率传感范围(1.36~1.55), 同时具有较高的传感灵敏度, 平均传感灵敏度达12139nm/RIU; 在折射率1.36~1.42区域, 线性传感灵敏度为5646.4nm/RIU, 线性度为0.9317; 而在折射率1.42~1.57区域, 传感灵敏度达到15326.8nm/RIU, 线性度为0.98738, 传感特性出现明显的线性分段情况。该研究结果为实现高灵敏的光子晶体光纤SPR传感器提供了重要的理论依据。

弱光上转换是基于三线态-三线态湮灭机制将低能量（长波长）的光转换为高能量（短波长）光的一种现象, 是通过光敏剂与发光剂之间能量转移实现的。 针对当前上转换体系中的光敏剂研究备受关注, 而对于同等重要作用的发光剂的研究甚少的现状, 利用Suzuki偶联反应制备了两个新的杂环取代蒽衍生物: 9, 10-二(3-呋喃)蒽（DFA）和9, 10-二(3-噻吩)蒽（DTA）并通过结构表征; 以9, 10-二杂环取代蒽为发光剂、 四苯基卟啉钯衍生物（PdTPPMe和PdTPPCOOH）为三线态光敏剂, 研究所构成的光敏剂/发光剂双组分体系中, 三线态-三线态能量转移效率（kQ）、 发光剂的延迟荧光寿命（τDF）及发光剂荧光量子产率（Φf）等因素对上转换效率（ΦUC）的影响。 结果表明, 高效三线态-三线态能量效率（ΦTTT）、 快速延迟荧光寿命和大荧光量子产率将有利于提高上转换效率。 进一步研究发现, 含氧发光剂（DFA）与含羧基的光敏剂（PdTPPCOOH）之间可借助氢键发生有效耦合, 有利于光敏剂与发光剂之间的三线态能量转移, 导致弱光上转换效率显著提高。 在半导体激光器（532 nm, 70 mW·cm-2）激发下获得强的绿-转-蓝上转换效率最大可达10.11%。 所获得的绿-转-蓝上转换荧光可使Pt/WO3复合半导体受激; 产生氧自由基并可促使香豆素转化为7-羟基香豆素。