对线偏振平面波垂直入射到亚微米金属膜圆孔阵列的透射谱进行了研究,优化结构参数后得到的最大透射率可达0.896,远大于圆孔阵列的孔填充比,突破了传统理论的预期。对金属膜圆孔阵列的电场分布、波导模式、相位特征及色散关系等进行了分析,研究了基于金属膜圆孔波导的异常透射机制。研究发现,表面Bloch波的存在使得金属膜圆孔阵列的上方形成了一套二维周期性的光晶格,并且光晶格的电场分布中心正好在金属膜圆孔部分的上方。当光晶格的电场模式与圆孔中的横向本征电场模式匹配时,将导致较大的耦合效率。如果电场模式沿着圆孔传播时满足相位匹配条件,就能保证圆孔中的光能从圆孔中有效地耦合出来,进而形成较大的透射率。该机制不但可以解释较厚的二维金属膜圆孔阵列的光频段异常透射现象,而且适用于太赫兹波段。如果在圆孔中填充大折射率介质,还可以实现波长远大于孔半径情况下的较大透射率。

该文设计、制作和研究了一种亚手掌尺度的双驱扑翼微飞行器。飞行器主要采用多层平面材料的智能复合微结构(SCM)加工工艺进行加工。装配得到的样机整机质量为244 mg,翼展61 mm。对样机的压电驱动器性能进行了测试。测试结果表明, 压电驱动器空载共振频率约为1 100 Hz, 负载共振频率约为28 Hz; 对样机进行了升力测试, 得到样机的升力为 0.689 mN。

精密柔索传动是一种通过主、从动轮之间有适当预紧的传动介质来实现的挠性摩擦传动方式, 具有布局灵活、高精度、轻量化等特点, 在多种灵巧性精密机电装置和伺服机构中得到了广泛的应用。本文归纳了柔索传动技术在精密指向机构、人机交互机器人、跑步机器人、灵巧手和微创手术末端器械等方面的应用进展; 总结了亟待解决的基础理论和应用研究相关问题, 主要包括传动机理研究、伺服系统的应用研究、针对典型应用需求的工程设计方法研究等; 最后, 对进一步发展精密柔索传动理论分析与工程设计技术提出了建议。

为研究激光冲击波在690高强钢薄板中的传播机制，对690高强钢薄板经激光冲击后的动态响应以Hyperworks、LSDYNA为平台进行模拟，用聚偏氟乙烯压电传感器进行测量，将模拟结果与实验结果对比研究试样动态应变特性，建立了高应变率条件下表面动态应变模型和690高强钢薄板激光冲击波加载模型。研究结果表明，在功率密度为12.7 GW/cm²的激光加载下，通过改变表面测量位置和试样厚度测得表面Rayleigh波波速为3.08×10³m/s、纵波的波速为3.09×10³m/s；表面Rayleigh波传播速度模拟值为3.24×10³m/s，模拟结果与实验结果有较好的一致性；通过调整激光功率密度可分离剪切波和表面Rayleigh波。实验数据证明690高强钢表面动态应变模型准确可靠，激光冲击波加载模型可描述激光冲击波在690高强钢薄板中的传播机制。

设计了一种基于行星滚柱丝杠的精密传动机构。根据机电伺服系统的使用要求, 分析了行星滚柱丝杠的传动特性。详细阐述了该传动机构的组成、工作原理和主要特点, 分析了传动精度和传动效率这两项核心技术指标, 得到了各项误差对传动精度的影响程度, 如行星滚柱丝杠单向传动误差和回程误差, 驱动电机、联轴器、支撑轴承、测量装置和控制系统等的中间装置误差, 以及环境因素误差等, 推导了传动效率与接触角、螺旋升角的相互关系。最后, 构建了实验平台, 测试了行星滚柱丝杠的传动精度和传动效率, 结果表明其传动精度优于1.5 μm, 传动效率优于74%。得到的结果验证了设计的传动机构结构紧凑、承载能力强、传动效率高, 传动精度好, 在精密传动领域有较大的应用价值。

为从物理层面理解亚波长金属光栅偏振透射现象以及光栅参数对偏振透射的影响，基于等效介质理论定性解释了单层亚波长金属光栅的偏振透射现象，给出了各个光栅参数对偏振性能的影响规律。对于不同条件下透射峰值产生的机理，基于法布里-珀罗共振理论给出了定量解释。对于等效介质理论和法布里-珀罗共振理论的准确性给出了验证及分析。通过两理论定性或定量的对单层亚波长金属光栅偏振器透射机理的系统分析，将有助于更清晰地理解金属光栅偏振器的偏振透射影响规律。

针对某型高分辨率空间遥感相机的性能特点，设计了一种调焦机构以补偿相机的离焦量。从传动机构、光电编码器和调焦控制系统等部分对调焦机构的精度进行了分析，论述了误差大小及产生的原因，计算了调焦机构总误差的理论值。采用闭环控制方式对机构的调焦精度进行测试，运用比对方法——分别处理调焦镜的直线位置变化数据和与之对应的光电编码器角度位置变化数据——得到调焦机构的精度为±3.1127 μm，与理论分析一致，验证了调焦机构设计的有效性。最后对测试方法及结果进行了分析，论述了两者产生差异的原因。实验数据表明，调焦机构的精度满足相机对调焦机构±10 μm的精度要求。

针对常规传动方式在径向空间较小情况下难以实现同轴旋转运动的变速功能，提出了一种基于圆柱凸轮的同轴变速传动机构。以变焦距镜头的结构为基础，结合使用两个圆柱凸轮，在主、从动凸轮上开出螺旋线槽，使从动凸轮螺旋线槽导程为主动凸轮螺旋线槽导程的n倍，从而实现速比为n的变速传动。对机构的传动效率和传动精度进行分析，得出主动凸轮螺旋线槽的螺旋升角与传动效率和传动精度的关系及相关规律。在实验室对机构的传动精度进行了测试，结果表明其速比精度在1.6%以内。此机构结构紧凑,能够自锁且精度较高。