针对用于起重机械结构健康监测的光纤布喇格光栅(FBG)应变传感器疲劳性能未知问题, 采用动态载荷与静态拉伸相结合的试验方法, 对起重机械钢结构疲劳损伤监测中的3种封装形式FBG应变传感器开展了疲劳性能研究, 分析了反映传感器性能的灵敏度系数、带宽、边摸抑制比、峰谷比、零点波长、动态应变分别随疲劳次数增加时的变化情况。试验结果表明: 3种封装方式的FBG应变传感器疲劳前后, 在加载、卸载相同载荷时, 灵敏度系数相差最大不超过0.1 pm/με, 带宽均值为0.19~0.23 nm, 峰谷比和边摸抑制比随疲劳次数的增加变化趋势相同, 零点波长变化最大值为0.31 nm, 动态应变符合二次指数函数分布特征。

卫星光通信系统中结构件的表面散射会直接影响信号的传输效率。因此，基于自行搭建的双向反射分布函数（BRDF）测量系统对钛合金、铝合金结构件的表面特性展开测量。首先，分析了1550 nm激光通信波长下结构表面粗糙度和入射角度等因素对BRDF分布的影响。然后，建立了结构件表面的BRDF模型，并通过模拟退火算法获得了最优模型参数。实验结果表明，建模结果与实测结果的相对均方根误差优于7.26%，根据实测数据拟合的ABg模型参数为实际工程应用中的杂散光追迹计算和系统设计提供了必要的数据参数。

基于表面等离子激元构造了一种边界耦合模式的金属-绝缘体-金属结构滤波器，该滤波器由两个斜对称矩形环谐振腔及波导管所组成，采用有限元法对该滤波器进行仿真计算和分析，得到它的磁场分布图和透射谱线图。结果表明，该滤波器在通带部分的透射率最高可达0.969，阻带部分的透射率最低接近为0，同时还具有通带与阻带较宽、透射谱线平滑的特点。调节结构参数可使得透射谱线图发生红移或蓝移的现象，设置特定的结构参数可以实现在保持第一通信窗口通过的状态下，对第二、三通信窗口的通断进行选择性控制的功能，因此，该滤波器可作为一种带通/带阻滤波器，在高密度集成电路和光纤通信中有着非常重要的应用。另外通过结构的改进并加入电光材料DAST实现了一种电光开关的功能。

采用增材制造技术将异种材料沉积到常规生产的规则半成品零件上的混合制造方式是实现大尺寸复杂双金属结构材料高效制造的有效方式之一。而实现此目标的主要前提之一是保证良好的界面结合质量。因此，采用激光定向能量沉积(DED)技术将A131 EH36沉积到传统轧制的AISI 1045钢上制备双金属结构，并对包含界面区的微观组织演变、力学性能以及切削响应进行研究，同时探究了热处理对性能的影响。结果表明：A131 EH36/AISI 1045双金属结构内部形成了宽度约为0.5 mm的无裂纹和未熔合缺陷的过渡区，表现出了优异的界面冶金结合；过渡区内包含了相互嵌合的组织细化区、组织粗化区、双重热影响区和热影响区，并在热处理后消失；过渡区的硬度从AISI 1045一侧的(182.0±11.7)HV逐渐增加到了A131 EH36一侧的(297.1±20.1)HV，热处理后的过渡区的硬度波动显著降低，在190 HV上下波动；直接沉积的双金属结构的拉伸强度和屈服强度略高于较弱的AISI 1045钢，分别达到了(629.0±1.1)MPa和(471.4±9.2)MPa，延伸率为17.9%；热处理后，双金属结构的屈服强度和延伸率分别提升了21.5%和23.5%；断口分析表明，双金属结构样品在远离界面区的一侧失效，表现为韧性断裂，且断裂后样品的原始界面区域没有出现裂纹和孔缺陷，展示了良好的界面结合性能；切削结果表明，DED A131 EH36的切削力比轧制的AISI 1045更平稳且低，最大切削力可降低64.1%，且前者的切削表面质量较好，表面粗糙度值为(107.0±10.4)nm，低于后者的(111.8±13.6)nm。

通过射频磁控溅射技术,成功制备了具有金属-半导体-金属(MSM)结构的ZnO紫外光电探测器。研究了外加偏压对探测器响应度和截止波长的影响。随着偏压的增大,器件的响应度逐渐增加并且趋于饱和,探测器的响应截止波长红移了12 nm。这是电场引起的耗尽层的展宽以及带隙倾斜造成的。提出了一种利用外加偏压控制探测器截止波长的有效方法,该方法对紫外光电探测器的进一步研究和应用具有重要意义。

利用边界耦合的方法构造了金属-介质-金属结构滤波器, 该结构由一个凸环谐振腔与一个波导管耦合而成.通过有限元法数值仿真得到了该凸环腔体波导结构的磁场分布图、透射谱线和谐振波长分布, 分析了各结构参量对滤波器传输特性的影响.结果表明, 所提出的凸环滤波器具有透射峰窄, 谱线平滑等特点, 且阻带透射率最低可达0.001, 通带透射率最高可达0.977.增大结构参量h2和neff时,相应的透射谱会发生明显的红移, 增大结构参量L1时, 透射谱几乎无变化.对结构参量进行调整和优化, 相应的谐振波长可分布在第一通信窗口(850 nm)和第三通信窗口(1 550 nm)附近, 能够很好地运用于光通信中.