结合当前塑料基材表面构建减反射结构的现状和趋势，使用COMSOL Multiphysics软件在可见光谱范围内研究了中空二氧化硅粒子（HSP）和HSP-实心二氧化硅粒子混合对所构成的减反射表面的光学性能的影响。具体考察的因素包括：HSP的尺寸、空心度、粒子间距、树脂覆盖高度、入射角和排布方式等几何参数。结果表明，当采用半径为100 nm的HSP，且树脂覆盖粒子一半高度时，在六方格子排布的HSP间隙掺入小尺寸实心二氧化硅粒子，可在整个可见光谱范围内获得较低的反射率，涂层的平均反射率可低至0.24%。

根的金属元素含量对高粱生长过程有重要影响。 激光诱导击穿光谱(LIBS)是快速检测作物金属元素的理想技术。 建立了一套基于激光诱导击穿光谱与变维粒子群优化和组合移动窗口(VDPSO-CMW)的波长选择算法相结合的高粱根部金属元素定量分析方法。 获得不同Na和Fe浓度积累的高粱样本27份。 针对高粱根部的LIBS光谱, 利用VDPSO-CMW算法筛选与Na和Fe元素相关的特征波段, 并构建PLS定量分析模型。 经VDPSO-CMW算法优化后, 高粱根部Na元素的PLS模型的建模结果交叉验证决定系数(R2CV)为0.962, 相比优化前的模型上升了6.5%, 交叉验证均方根误差(RMSECV)为1.261, 相比优化前模型下降了37.7%, 预测决定系数(R2P)为0.988, 相比优化前的模型上升了16.8%, 预测均方根误差(RMSEP)为1.063, 相比优化前的模型下降了72.1%; 经VDPSO-CMW算法优化后的高粱根部Fe校正模型的R2CV为0.956, 相比优化前的模型上升了7.4%, RMSECV为5.095, 相比优化前的模型下降了37.1%, R2P为0.955, 相比优化前的模型上升了4.3%, RMSEP为6.438, 相比优化前的模型下降了27.3%。 结果表明, VDPSO-CMW波长选择算法能够剔除LIBS受自吸收、 谱线干扰等因素的波段, 提高定量分析准确度。 该算法和LIBS技术的结合不仅能够实现高粱根部Na和Fe元素的快速精确测定, 也适用于其他样本和元素的定量分析。

惯性导航系统(INS)与光流组合导航方法在众多场合拥有极为广泛的应用, 其中, 光流信息的准确与否直接影响导航参数的优劣。为解决光照极弱或者光流传感器离地高度小于摄像头焦距所导致的光流信息误差较大使导航参数严重失真而无法连续导航的问题, 提出一种基于Elman神经网络的速度预测方法。环境适宜的情况下, 在线训练神经网络模型, 而处于特殊环境使光流信息信任价值很小时, 使用训练完成的神经网络对载体速度进行预测。另外, 基于INS动态误差模型的卡尔曼滤波器(KF)通过融合INS以及速度数据得到误差向量使之对导航参数进行补偿修正。小型四轴飞行器飞行试验表明, 神经网络的预测值能够在较短时间内高精度地逼近真实值, 证明了上述算法的正确性和有效性。通过与真实值相比较, 平均姿态误差为0.1%, 平均速度误差为1%, 平均位置误差为2.4%。

发展了一种改进的新型超掺杂工艺, 通过真空磁控溅射多层镀膜后结合532 nm波长可见纳秒脉冲激光熔融处理, 进行超掺杂钛的硅薄膜材料的制备, 并对材料的超掺杂层的性质和红外吸收性能进行了探究.结果表明, 硅膜层中掺杂的钛原子的百分比浓度超过1%左右, 对应钛原子浓度约为5×1020 cm-3左右, 超过钛在硅中形成超掺杂所对应的原子浓度.钛超掺杂层的厚度超过200 nm左右, 相对传统工艺具有明显提升, 并且钛原子的浓度变化范围不超过20%, 分布比较均匀.小角度X射线衍射测试表明经过可见脉冲激光熔融处理后的硅薄膜层材料结晶度为25%左右, 呈多晶结构.同时红外吸收谱测试表明, 样品的钛掺杂硅膜层在大于1 100 nm波长的区域具有很高的红外吸收效果, 最高的红外吸收系数达到1.2×104 cm-1, 远超过单晶硅材料.具有比较明显的亚能带吸收的特征, 呈现出Ec-0.26 eV的掺杂能级.霍尔效应测试表明硅膜层具有较高的载流子浓度, 超过了8×1018 cm-3.

利用波长为800 nm的飞秒激光，在空气和去离子水中诱导钛表面形成不同的周期条纹结构。在空气中，激光能量密度为0.265 J/cm2时，钛表面主要形成周期为500~560 nm低空间频率条纹结构; 激光能量密度为0.102 J/cm2时，主要形成的是周期为220~340 nm高空间频率条纹结构。两种条纹均垂直于入射激光偏振方向，且条纹周期随着脉冲重叠数的增大而增大。在水中，除形成垂直激光偏振方向、周期为215~250 nm的高空间频率条纹结构，还形成了平行于激光偏振方向且周期约为入射激光波长八分之一的高空间频率条纹结构。利用表面等离子体理论、二次谐波及Sipe理论对各种周期条纹结构的形成机理进行分析,发现周期条纹结构的形成与钛表面氧化层有密切的关系。

利用Nd∶YAG 纳秒脉冲激光(波长为532 nm)分别在空气中和水下对单晶硅进行单脉冲辐照，研究了在介质/硅片界面产生的激光等离子冲击波对硅表面形貌的影响。通过压电传感器对辐照过程中冲击波力学信号进行采集，利用扫描电子显微镜(SEM)对辐照后的硅片进行表征。结果表明：在相同能量强度下，水下辐照硅表面所产生的冲击波平均速度为空气中的1.5~2 倍，力学强度约为空气中的10 倍；水下硅表面的熔坑中心处出现了许多凸起的球状物以及下凹的孔洞，边缘处没有沉积物且具有波纹状结构，而空气中硅表面熔坑中心处较为光滑，边缘处具有一圈圈的沉积物。研究表面，在介质/硅片界面产生等离子冲击波所引起的热-力学效应是硅表面形貌形成的主要原因。与空气介质相比，在水下由于水的约束作用而引起更大的冲击波力学强度，以及由于水的存在而发生爆发式沸腾的热学现象共同导致了在水下和空气中硅表面形成了截然不同的形貌。

在SF6气氛下, 分别利用钛宝石飞秒脉冲激光与掺钕钇铝石榴石纳秒脉冲激光对单晶硅表面进行了微构造和重掺杂, 以用于光伏材料。对制备的单晶硅表面微结构的形貌、结晶性和硫元素杂质含量与分布进行了研究。实验结果表明纳秒脉冲激光制备的单晶硅表面微结构的薄层电阻较小, 缺陷密度较低(结晶性高), 硫元素杂质含量较高且在表面分布的范围较广, 深度较大(约1 μm)。此外, 材料的可见-近红外波段吸收率可接近80%。基于纳秒脉冲激光微构造的单晶硅的优异性能, 在样品表面制备了有效光照面积达8 cm2的太阳能电池。其中, 最佳太阳能电池的串联电阻、开路电压、短路电流密度分别为0.5 Ω, 503 mV, 35 mA/cm2, 转换效率约12%。上述太阳能电池性能还可通过优化制备工艺进一步提高。

采用钛宝石飞秒脉冲激光对单晶硅在空气中进行辐照，研究了硅表面在不同扫描速度和能量密度下的光致荧光特性。光致荧光谱(PL)测量表明，在样品没有退火处理的情况下，激光扫描区域观察到橙色荧光峰(603 nm)和红色荧光带(680 nm附近)。扫描电子显微镜(SEM)测量显示，在飞秒脉冲激光辐照硅样品的过程中硅表面沉积了大量的纳米颗粒。利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)检测到了低值氧化物SiOx(x＜2)的存在，并且结合能谱仪(EDS)检测结果发现氧元素在光致发光中起着重要作用。研究表明：603 nm处橙色荧光峰来自微构造硅表面低值氧化物SiOx，680 nm附近红色荧光带来自量子限制效应。同时样品表面硅纳米颗粒的尺寸和氧元素的浓度分别决定了红色荧光带和橙色荧光的强度，通过调节飞秒激光脉冲的扫描速度和能量密度，可以有效地控制样品的荧光强度。

利用Nd:YAG纳秒脉冲激光(波长532 nm)在空气中对单晶硅表面进行单脉冲辐照，研究了激光能量密度和光斑面积变化对微结构的影响。通过场发射扫描电子显微镜和原子力显微镜(AFM)对样品表征，并对纳秒激光辐照硅的热力学过程进行分析。结果显示：当脉冲激光的能量密度接近硅的熔融阈值且光斑直径小于8 μm时，形成尖峰微结构;随着能量密度或光斑面积增大，尖峰结构消失，形成边缘隆起和弹坑微结构。通过流体动力学模型得到微结构形貌的解析解，模拟得到的微结构形貌与实验测得的AFM数据一致。研究表明微结构的形成主要是由于表面张力引起的熔融硅流动。表面张力与表面温度和表面活性剂的质量浓度有关。温度梯度引起的热毛细流作用和表面活性剂浓度引起的毛细作用共同影响下形成尖峰、边缘隆起和弹坑微结构。

采用溶胶-凝胶法制备了Yb3+/Er3+共掺杂BaGd2O4上转换荧光粉。研究了退火温度对BaGd2O4晶体结构的影响，以及Yb3+/Er3+共掺杂的BaGd2O4荧光粉在971 nm LED激发下，激发密度与上转换发射光功率及效率的关系。研究结果表明，尽管BaGd2O4与目前报道效率最高的Yb3+/Er3+共掺杂BaGd2ZnO5基质的最高声子能量相同，但光-光转换效率却相差82倍，极值量子效率相差7.8倍。结论认为，在声子能量不是很高的情况下，材料结构是影响上转换效率的主要因素。