龋病是发病率最高的口腔疾病，也是全世界最流行的疾病之一。太赫兹光谱成像技术因具有宽频带光谱分析能力强、空间分辨率高、电离辐射低等优势，有望成为龋病诊断的新技术手段。本文以含牙本质龋的牙齿切片为研究对象，进行反射式太赫兹光谱扫描，以频域幅值为参数对样品的光谱数据做二维重构成像，获得多幅不同频率下的龋齿太赫兹光谱图像。为了解决单一参数所得的龋齿太赫兹图像动态范围小、对比度低，边缘和细节位置模糊不清的问题，采用小波梯度域重建的融合方法，将多幅图像中梯度幅值较大的部分集中于一幅图像上，得到了一幅细节特征更加清晰完整的新图像。实验结果表明，融合后的图像相较于融合前的图像在信息熵、平均梯度以及对比度上均有所提高，不同组织之间的区分效果更加显著。

利用足尺试验与有限元模型, 研究了采用聚氨酯(PU)材料制备的桥梁无缝伸缩缝的服役性能。首先, 制备了3种不同配合比的改性PU材料, 测试并对比了它们的初凝时间、拉伸强度、撕裂强度、硬度、路面附着力、吸水率、抗车辙及老化性能, 确定了最适用于桥梁无缝伸缩缝的最优PU配合比方案。然后, 采用所选的PU材料设计制作了4个足尺无缝伸缩缝试验件, 并建立了与之相匹配的有限元模型。最后, 通过对比分析试验实测与有限元计算结果, 表现出所设计的无缝伸缩缝在单轴拉伸/压缩、竖向变形及低周疲劳荷载工况下均能保持优异的服役性能。此外, 研究结果还表明在改性PU无缝伸缩缝与路面之间设置45°倾角可以显著改善受力状态, 避免接缝处早期开裂。

采用多孔坩埚温度梯度法生长了0.6%Pr∶CaxSr1-xF2 (x=0， 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)和0.6%Pr,5%R∶Ca0.5Sr0.5F2(R=Y, Lu, Gd)系列碱土氟化物激光晶体，对其晶体结构、吸收和可见波段的荧光光谱及荧光衰减寿命进行了系统研究。通过吸收截面、发射截面、荧光寿命、荧光半峰全宽等光谱参数分析发现，0.6%Pr,5%Y∶Ca0.5Sr0.5F2混晶与其他掺杂混晶相比，具有最佳的光谱效果，443 nm处吸收截面和640 nm处红光发射截面分别为1.63×10-20和3.39×10-20 cm2，相应荧光半峰全宽和荧光寿命分别为4.50 nm和42.8 μs,光谱参数与0.6%Pr∶CaxSr1-xF2 (x=0, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0)混晶相比有显著的提升。结果表明，0.6%Pr,5%Y∶Ca0.5Sr0.5F2晶体具有极大的潜力作为新型Pr3+掺杂宽带激光材料的增益介质。

为了实现高功率半导体激光器连续泵浦源输出，设计一种使用微通道热沉封装多个单管半导体激光器的堆叠结构。基于有限元分析，此结构可以通过辅助热沉和微通道内部圆柱翅片扩展单管半导体激光器的传热渠道，与传统凹槽微通道相比，热传导效果有所增强，优化提出斜翅片结构，控制水流速，调节流体流动从而产生混流效应，进一步改善微通道散热性能，对其封装下的多单管进行功率拟合，理论最大输出功率可达128.75 W，在微通道热沉所需制冷功耗较低的前提下，可以实现多单管半导体激光器连续工作模式下泵浦且满足其散热需求。

为解决地面点云占比过少、多条公路平面参数不同导致的地面点云移除效果差、运行时间长的问题，提出一种公路地面点云快速移除算法。该算法对传统的随机采样一致性（RANSAC）算法进行改进，通过循环计算高程最低点，并基于该点提取特定范围点云，提高地面点云占比、大幅缩短地面参数获取时间。改进后的算法能够快速移除多条公路地面点云，同时完整保留非地面点。实验结果表明：对于不同场景的公路地面，所提算法均能取得良好的地面移除效果。对于单公路场景，改进算法耗时8 ms，相比RANSAC算法缩短118 ms；对于多公路场景，改进算法耗时57 ms，相比RANSAC算法缩短180 ms。

本文基于光学相机成像效应仿真模型, 提出了一种航空红外相机典型故障效应仿真方法。在对航空红外相机的光学系统、探测器、电子电路信号对成像效应进行深入仿真的基础上, 对不同类型成像故障效应进行了模拟, 采用典型故障的成像表现评价指标进行全面验证评价。研究结果表明: 基于红外相机成像效应的仿真模型可有效模拟多种故障成像效应, 能对装备的使用维护、试验鉴定中的故障的初步分析发挥重要的指导作用。

单光子激光雷达广泛应用于三维场景的深度和强度信息获取。在复杂场景中存在多个具有不同深度不同反射率的目标，在少返回光子和高背景噪声的情况下，传统方法对这些目标无法做出针对性处理。因此，提出一种复杂场景下单光子激光雷达深度估计方法。该方法充分利用回波信号的时域相关性，对激光雷达三维点云数据进行时域上的全局多深度开窗，并利用空间相关性进行空像素的加权填补。在优化框架下，基于预处理后的激光雷达三维点云数据建立泊松分布模型。最终采用交替方向乘子法求解成本函数的最小值，以得到准确的深度估计。实验结果表明，相较于常规方法，在远距离复杂场景下，所提方法估计深度图像的重建信噪比提高了至少15%，有效改善了深度图像的质量，提升了对低光子水平的鲁棒性。

针对紫外激光切割柔性覆铜板时出现焦黑碳化、过熔及过多能量损耗等问题，采用355 nm紫外纳秒激光切割机对49 μm厚聚酰亚胺双面无胶柔性覆铜板进行激光切割实验，通过预切割遍历参数以验证切割覆铜板的最小能量——临界切割能量。在此基础上，研究了切割参数对柔性覆铜板表面形貌、截面形貌、碳化程度、刻缝宽度以及表面和截面成分变化的影响。实验结果表明：激光切割速度、切割功率和重复切割次数对柔性覆铜板的切割质量具有重要影响，提升切割速度、保持适中的切割功率、降低重复切割次数能够获得切口光滑且无积碳的高质量、低功耗切割效果。由以上结果可得出本实验条件下的最佳工艺参数：切割速度为2000 mm/s，切割功率为12 W，重复切割次数为70次。本实验研究结果为实现柔性覆铜板的高质量、低能耗激光切割提供了工艺依据，而且该切割工艺可适用于柔性电路板、聚酰亚胺覆盖膜及补强板等通过激光切割成形的材料。