本文研究了在反应气体中引入不同浓度的CO2对微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法同质外延生长单晶金刚石内应力的影响，并对其作用机理进行了分析。研究发现，随着CO2浓度增加，单晶金刚石内应力逐渐减小，这是由于添加的CO2提供了含氧基团，可以有效刻蚀金刚石生长过程中的非金刚石碳，并能够降低金刚石中杂质的含量，从而避免晶格畸变，减少生长缺陷，并最终表现为单晶金刚石内应力的减小，其中金刚石内应力以压应力的形式呈现。此外反应气体中加入CO2可以降低单晶金刚石的生长速率和沉积温度，且在合适的碳氢氧原子比(5∶112∶4)下能够得到杂质少、结晶度高的单晶金刚石。

通过控制光纤熔融拉锥参数,实现了光纤熔融拉锥后的抗拉强度增强。利用有限元方法进行模拟与仿真,结果表明光纤熔融拉锥后,光纤内应力的大小与光纤熔融拉锥完成后光纤被加热区域的降温时间有关,降温时间越长,内应力越小,且被加热区域边缘处的内应力值明显高于其他区域的内应力值。根据仿真结果设计实验,实验结果表明,当光纤熔融拉锥完成后光纤被加热区域的降温时间为10、600、1200、1500 s时,光纤熔融抗拉强度将逐渐增强。

理论分析了石英材料内应力对数字太阳敏感器精度的影响机理,对石英样片进行了应力双折射测试,将不同的石英样片装在数字太阳敏感器单机上进行了全视场测试,给出了控制石英材料应力等级的措施。研究结果表明,只有局部内应力集中的石英样片才会产生干扰光斑,这与理论分析结果相吻合。

为解决类金刚石膜内应力极大的问题, 利用很薄的岛状结构锗层与较厚的类金刚石层循环, 设计并制备了具有低内应力的多层类金刚石膜。其中, 类金刚石层为主要功能膜层, 起到硬质保护和光学增透的作用; 而锗层作为缓冲层, 起到缓解纯类金刚石膜内应力过大的问题, 同时由于锗层很薄, 对整个膜层的机械性能和红外特性的影响很小。测试表明, 制备的多层类金刚石膜内应力为2.14 GPa, 比纯类金刚石膜降低了39%, 通过了GJB2485-95《光学膜层通用规范》中的重摩擦测试; 同时, 其纳米硬度仍保持在47 GPa的高水平。该多层类金刚石膜可以作为实际应用的红外窗口保护膜。

提出了双激光沉积掺杂薄膜技术，利用准分子纳秒激光和飞秒激光分别烧蚀石墨和锗靶材，保持准分子纳秒激光的参数不变，而将飞秒激光的脉冲频率逐次由0提高至500 Hz，在硅基底上获得锗含量逐次增大的掺杂类金刚石膜。实验结果表明：随着锗掺杂量的提高，锗掺杂类金刚石膜的折射率略微增大，消光系数增大7.3倍；表面硬度呈近似的线性降低，降低幅度约为41.3%；内应力呈非线性减小并在某值趋于稳定，降低幅度约为78.1%。牢固度实验结果表明，锗掺杂量的提高可以增强类金刚石膜在基底上的附着性能，但不利于其对溶液的耐腐蚀性。研究结果为不同应用目的的掺杂类金刚石膜及其复合膜层的设计提供了实验基础，且研究方法具有很强的可扩展性，不仅仅限于实验所限薄膜范围。

为满足关联成像系统抑制背景的需求，选用Al、Cr和SiO2作为镀膜材料，依据薄膜吸收理论，结合膜系设计软件设计了宽光谱吸收膜，并采用真空沉积技术获得了该薄膜样品.通过真空阶梯式退火，减小了膜层内应力，解决了薄膜牢固度问题；采用交互式分析对测试结果逆向反演，通过优化工艺参量，使膜系中敏感薄层厚度得以精准控制，并减小了膜厚控制误差.制备的吸收膜在400～1 100 nm波段平均吸收率达到99.1%，满足系统使用要求.

建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型，采用热-结构耦合分析，研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现，较胶膜厚度和后烘温度，降温速率对胶膜应力影响最大，降温速率越小，胶膜内应力越小，当降温速率小于6 ℃/h时，进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验，发现与内应力相关的问题得到了有效解决。

在电真空器件的制造过程中，不规则零件的镀镍是关键步骤之一。采用阴极移动技术在不规则零件表面沉积了镀镍层。利用X射线荧光仪、激光共聚扫描显微镜、弯曲阴极法研究了阴极移动对镀层沉积率、表面形貌、孔隙率和内应力等的影响。结果表明：当阴极移动速率在1.5 m/min以上时,可以明显降低不规则零件的针孔现象，但无法完全消除；阴极移动不会影响不规则零件的电沉积速率，但会使镀层的结晶颗粒变大，导致零件表面粗糙度增大；阴极移动可以显著地降低镀层的孔隙率和镀层的内应力，但是与移动的速率关系不大。

提出了一种基于磁光调制法测量玻璃内应力方向和大小的方法，并建立了基于磁光调制的内应力测量系统。首先，采用光线追迹的方法，根据偏振光的琼斯矩阵描述方式推导了系统的测量模型; 采用磁光调制器，对信号光束进行正弦交变的磁光调制，将直接测量光强信号改为测量频率信号，提高了测量准确度; 采用磁旋光器，消除了人为操作引起的误差，并通过控制旋光器外加线圈驱动电流的大小，改变调制信号光偏振方向的旋转角度; 最后，对待测样品进行了多次旋转测量。测量结果显示，本方法对玻璃内应力方向的测量准确度为5″，对应力双折射的测量准确度为0.3 nm/cm。得到的结果验证了该方法的有效性和稳定性，显示系统具有稳定性高、准确度高、容易实现工程化等特点。

针对金属微注塑模具UV-LIGA制作过程中由于SU-8胶内应力过大而引起的胶膜破裂、变形甚至脱落等问题，提出将超声时效技术应用于微注塑模具的制作工艺。首先，利用紫外光刻工艺制备了电铸胶膜，在显影前使用自制的超声时效装置对胶膜进行超声处理。然后，采用无背板生长方法在38CrNiMnMo模具钢基底上直接进行镍金属的电铸生长，讨论并解决了工艺过程中遇到的SU-8胶浮胶变形、非圆形基片的匀胶、胶膜中的气泡以及微电铸层结合不牢等问题。最后，制作出微通道宽度和高度分别为80 μm和35 μm的微注塑模具。实验结果表明，超声时效技术的使用避免了由于SU-8胶内应力过大引起的破裂、变形甚至从基底脱落等缺陷，增强了UV-LIGA技术制作微注塑模具的能力，提高了制作微注塑模具的成功率。