线激光扫描技术多用于零件的表面检测，也可用于物体的三维重建。许多浮雕工艺品由于没有数字模型而无法复现，可利用线激光扫描将浮雕逆向生成三维模型，便于浮雕工艺品的加工。通过结合机器人与线激光，获取浮雕的点云数据，逆向建立浮雕的三维数字模型。搭建三维重建系统，根据实际模型的尺寸计算出机器人的扫描路径，机器人结合线激光扫描得到浮雕点云数据；进行点云数据的预处理，再根据基准平面，补偿带有机器人误差的点云数据；利用基于衍生的迭代最近点（GICP）算法进行点云的自动拼接，并对点云进行后处理；随后利用Delaunay三角剖分算法与曲面重建算法进行三维模型的重建。以老鹰浮雕为重建对象进行实验，实验结果表明用路径扫描拼接的点云处理更为方便，补偿数据后，精度可提高40.48%，有显著补偿效果，浮雕模型重建后与基准模型的标准差平均为0.0576 mm，可满足浮雕模型的重建需求。

提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 mW,边模抑制比将近30 dB.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 mW.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.

为了改善激光3D木材浮雕的雕刻质量, 系统研究了工艺参数和后处理对激光3D木材浮雕的雕刻质量影响规律, 确定最佳的工艺参数; 通过单因素试验, 研究每一种加工参数对雕刻质量的影响; 通过正交试验对工艺参数进行优化, 获得激光浮雕最优工艺参数; 通过碳化层处理实验, 研究了H2O2浓度对碳化层厚度的影响。研究结果表明, 激光3D木材浮雕最佳工艺参数为: 扫描速度2 500 mm/s, 重复频率16 kHz, 激光功率63 W, 填充线间距0.08 mm, 雕刻层厚0.08 mm, 浮雕与模型的还原度最高。当H2O2浓度为20%时, 碳化层处理效果最佳。

详细介绍了一种基于相移结构光照明的浮雕成像技术, 对该成像技术的原理和成像特性进行了实验研究, 并采用相移结构光照明的方法实现彩色浮雕成像。实验中, 将多幅相移正弦条纹光场斜投射到被拍摄物体上, 数码相机依次拍摄被照明的物体, 再利用拍摄到的多幅相移图像, 通过计算的方法重建出所需要的图像。理论分析和实验结果表明, 相移结构光照明成像技术能有效地消去环境不均匀光照的影响, 获取的反射率分布图像只与结构光照明有关, 突显了斜投射照明所形成的阴影, 图像的明暗变化反映出物体表面的法线变化, 因而在视觉上形成了明显的浮雕效果。

对于顶面出光的浅面浮雕VCSEL结构,有源区的电流密度分布的不均性制约着单模稳定性的提高。为此,提出了一种新型结构: 氧化铟锡透明导电薄膜(ITO)浅面浮雕VCSEL。该结构不仅能够增大高阶模式的阈值增益,还能够提高基模的增益,实现基模对高阶模式的稳定抑制。研究了ITO的厚度对阈值增益的影响及ITO对VCSEL有源区电流密度分布的影响。研究结果表明: 在ITO的厚度为半波长的整数倍时, 基模对高阶模式的限制作用最强; ITO通过改善VCSEL有源区的电流密度分布,达到了增大基模的增益和降低高阶模式增益的目的,同时还降低了串联电阻和外电压。

针对现有微透镜加工方法难以在红外探测器衬底材料CdZnTe上实现大孔径、深浮雕微透镜制备, 提出了一种利用ICP-RIE干法刻蚀结合化学湿法腐蚀制备折射微透镜的方法, 通过采用多次光刻套刻后分别对CdZnTe材料进行高刻蚀速率、低损伤的ICP-RIE刻蚀, 制备出具有深浮雕结构的微透镜雏形, 最后采用溴-乙醇溶液腐蚀成形, 成功在CdZnTe衬底上制备了深度达60μm的连续深浮雕结构的微透镜线列, 并对该微透镜的面形轮廓和光学性能进行了测试分析, 在红外探测器的微光学元件领域有着巨大的应用前景。

为实现垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）大功率窄线宽输出，设计了浅面浮雕矩形台面结构的垂直腔面发射激光器（SR VCSEL）。电流密度分布会影响模式的分布，模拟结果表明，矩形台面VCSEL相比于圆形台面VCSEL，在有源区面积增大的情况下，电流密度分布不变。在矩形台面VCSEL出光孔表面刻蚀浅面浮雕后，高阶模式比基模的阈值增益的变化大，基模对高阶模式的抑制增强。理论结果表明，矩形浅面浮雕结构的VCSEL能够实现对高阶模式的抑制，测试结果得到连续输出为5.87 mW，光谱宽度为0.1 nm，功率偏振度为10，横向模式抑制比超过30 dB的窄线宽输出。

为了提高螺旋波带片用于相衬成像的分辨率和成像对比度，因此本文将螺旋波带片的透光环带替换为透光微孔，以类-贝塞尔函数作为螺旋光子筛透过率的振幅调制窗函数设计了一种螺旋光子筛.在相同的特征尺寸下，螺旋光子筛比螺旋波带片具有更大的数值孔径，因此分辨率更高.同时基于光瞳切趾原理，经过类-贝塞尔振幅调制窗函数对螺旋光子筛透光微孔的分布进行调制，螺旋光子筛的成像对比度将高于螺旋波带片.通过数值计算和仿真分析表明：螺旋光子筛的点扩展函数主瓣宽度相对于螺旋波带片更窄，旁瓣幅值也相对更低.在相衬成像中，螺旋光子筛不仅能够消除螺旋波带片对圆盘状位相物体成像时图像的“浮雕”效应而且能够更为清晰地分辨出位相跳变更为密集的周期矩形条状物体.因此，螺旋光子筛用于相衬成像中将具有更高的成像分辨率和成像对比度，其在医学领域将具有广阔的运用前景.

在直视合成孔径激光成像雷达（SAL）的基础上，提出了一种自干涉的产生三维成像的原理方法。首先对于交轨向正扫描和反扫描的柱面镜进行位置偏置，造成交轨向成像频谱的平移并产生相对线性相延，然后逐一对一对交轨向正扫描和反扫描收集聚焦像进行相干叠加，并由此产生自干涉。自干涉产生的交轨向平展条纹对于目标面的倾斜投射即可产生包含目标高度信息的波痕干涉图，最后通过解包裹算法产生表征目标表面轮廓的等位线图。本方法采用一发一收的雷达结构通过单航过干涉法实现三维成像，结构简单，原理有效，同时具有抗大气、运动平台等相位干扰能力。