为了在输出能量为100 kJ的激光装置集束平台上开展激光等离子体不稳定性(LPI)实验研究,建设了基于集束构型的散射光诊断系统。该诊断系统使用漫反射板作为主要拦光、反射、取样元件,利用成像方式将散射光分别成像至iCCD(intensifier Charge Coupled Device)相机等记录部件,采取取样测量方式得到散射光的空间分布、能量大小、光谱及时间波形等。在集束物理实验中,该系统获得了较完备的物理数据,与物理模拟计算程序的计算结果较为吻合,表明在当前条件下散射光的主要机制为子束机制,其作用过程主要集中于等离子体未排空的前期。

建立了一套基于光压原理的高功率激光测量装置,其功率测量不确定度优于2%(置信因子k=2)。在0.6~15 kW功率范围内将光压方法与量热方法进行了比较,得到的最大相对偏差小于1%。该装置的功率测量上限仅受限于激光反射镜的损伤阈值,因此其功率测量上限可达100 kW甚至更高,同时还具有响应速度快、测量准确度高、可在线测量等优点。

针对Ф1.05 m空间光学系统主镜的设计指标要求，提出了轻量化反射镜结构优化设计的新方法，并建立了反射镜结构自动化仿真分析与优化设计平台，基于此平台确定了性能优异的主镜结构设计方案。主镜重量小于50 kg，轻量化率已接近国外先进水平;主镜在三球铰支撑下的第一阶模态频率为361.2 Hz，自由状态下的一阶非零模态频率为501.9 Hz;在1 ℃均匀温度变化下，不去离焦和去除离焦之后的面形RMS分别为0.55 nm和0.10 nm;主镜在30g过载加速度作用下的最大应力为16.1 MPa，均满足设计要求。采用目前最先进的第三代大口径反射镜加工工艺，路线为超精密铣磨—小磨头数控研抛—离子束精修，实现主镜面形误差的确定性去除。为保证面形检测结果的天地一致性，发展了重力卸载技术和面形误差数据后处理技术，剔除重力和其他系统误差对检测的影响。主镜最终面形精度达到0.011λ RMS，获得了高精度的光学面形，也证明了方案的合理性。

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)成盒配向膜涂覆工艺中, 配向膜的厚度、均一性和涂覆膜面质量直接影响液晶显示器的显示效果, 为此本文研究了喷墨涂覆工艺对配向膜质量的影响。首先优化喷墨涂覆工艺, 分析了喷吐频率对喷吐量及其均一性有显著影响。其次分析了负压、涂覆速度、配向膜溶液固含量、涂覆密度等条件对配向膜膜面质量的影响。实验表明当喷吐频率为1 000~8 000 Hz时, 喷吐量均一性满足要求; 当吐出频率达到10 000 Hz时, 喷吐量严重不均一, 不满足生产需求。得出喷涂频率、吐出量、负压、涂覆速度、配向膜溶液固含量、涂覆密度的优化条件分别为: 3 000~5 000 Hz、50~70 pL、中心值±100 Pa、500~600 mm/s、 (3.9 ±0.4)%、50%~50.3%。降低配向膜溶液固含量可改善涂覆性不均缺陷, 改变吐出密度可改善涂覆性不均缺陷, 画质质量得到提升。本文对成盒工段配向膜涂覆质量优化取得了良好效果, 能满足工程实践量产的需要。

随着医疗诊断需求的增加, 生物分子检测技术越来越受到人们的重视, 液相生物芯片技术作为一种高通量, 多通道的分子检测手段在近几年得到了飞速发展。 通过层层自组装方法制备以微片为载体的拉曼光谱编码液相生物芯片, 并利用自行搭建的一套高灵敏度、 高分辨率的光学系统, 实现对液相生物芯片的定性与定量分析。 光学系统由拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统耦合而成。 在拉曼光谱检测系统中激光器发射出785 nm波长的激光, 通过二向色镜, 带反反射镜与物镜汇聚到样品上, 样品产生的拉曼散射光, 经物镜, 带反反射镜, 二向色镜与拉曼滤波片, 最后通过凹透镜聚焦到光谱仪的狭缝上, 光谱仪色散实现在线阵CCD上拉曼光谱的获取。 荧光显微成像系统应用光学成像原理, 通过调节凹透镜与405 nm的激发光之间的距离, 使激发光通过物镜均匀的照射到样品之上, 样品激发出的荧光, 通过物镜, 带反反射镜, 二向色镜, 滤波片与相应的凹透镜, 最后成像到面阵CCD上。 改进传统便携式拉曼光谱检测系统光路并选用相应波段的带反反射镜与焦距20倍的物镜完成拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统的耦合。 为了减少两路系统之间的相互影响选用合适的二向色镜以及滤波片, 在提高耦合系统获取数据的准确性中有着重要的作用。 该系统通过对反应之后的液相生物芯片进行拉曼光谱检测, 以完成对每个编码玻片的定性识别, 即解码; 同时激发反应后液相生物芯片的荧光并采集荧光强度图, 根据每个解码玻片上的荧光强度值完成对目标检测物的定量分析。 区别于传统荧光编码液相生物芯片, 拉曼光谱编码具有稳定性更强, 光谱分辨率更高等优点。 该光学系统集拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统于一体, 解决了目前未有基于拉曼编码的液相生物芯片的检测系统的问题, 并且可同时对多种目标物进行识别和定量分析, 提升了实验结果的准确性。

从电磁相位的产生机理角度,电磁超表面可分为利用微结构共振响应的共振相位超表面和利用微结构各向异性响应的几何相位超表面。同共振相位超表面相比,几何相位超表面因为具有非色散、偏振依赖、易于制备等特点,因而受到广泛关注。综述了利用几何相位超表面来自由调控电磁波的原理和方法,重点讲述电磁波远场和近场的一系列调控现象并介绍这些现象在全息成像、特殊光束激发和探测、平面消色差透镜等方面的具体应用。