针对4 mm厚的国产Invar合金进行激光焊接实验，对比分析了不同热输入下接头显微组织的差异性，并探究了晶粒尺寸对接头拉伸性能的影响。结果表明，焊缝区域主要由柱状晶组成，在不同热输入下晶粒的生长模式几乎相似，但柱状晶晶粒的尺寸随着热输入的增加而逐渐增大。低热输入（90 J/mm）条件下的平均晶粒面积为12599.7 μm²，比高热输入（200 J/mm）条件下的细化了29.8%。相比于高热输入，低热输入时焊缝底部的亚晶粒数量增多且尺寸减小，平均二次枝晶间距从6.11 μm左右下降到4.26 μm左右。拉伸结果表明，热输入增加引起的晶粒粗化导致接头的抗拉强度由473.4 MPa下降至432.9 MPa，同时断口处等轴韧窝的尺寸和深度明显减小。

切趾在成像和光通信领域得到了重要的应用。传统的切趾方法基于相位或者振幅调制，存在工作带宽窄或者分辨力低的问题。本文提出了一种宽带消色差的超表面滤波器，可以在不损失空间分辨力的情况下实现切趾成像。通过该滤波器在整个可见光波段完成了几乎无色散的相位调制。仿真结果表明，超表面滤波器的聚焦效率是相位滤波器的两倍；其成像对比度可以提升至高斯滤波器的三倍。通过我们的方法，在400 nm到700 nm的可见光波段内，点扩散函数的旁瓣能被压缩到10-5数量级，同时能够实现衍射极限甚至超衍射的分辨力。

提出了一种利用非球面镜对圆环形光束进行非线性整形的方法，该方法利用两个高次非球面镜片小角度放置组成光束变换光路，能够在几乎不损失功率的情况下灵活调整环形光束的遮拦比和强度分布，也能够实现空心光束和实心光束的相互转换，且镜片加工难度低。实验结果表明，利用该方法搭建的光路与理论分析结果吻合较好，能够较好地对光束进行非线性整形。

论述了光机热集成分析方法原理及接口多项式，并将其应用于某激光器光学系统进行光机热集成分析。该分析方法首先对光学系统进行热分析、结构有限元分析计算，获取激光辐照下光学元件表面的结构变形；其次，对有限元计算的光学元件变形结果数据进行Zernike面形拟合处理；最后将变形后的光学表面导入到通用光学设计分析软件，分析激光器光学系统变形后产生的各类光学像差。结果表明：利用集成分析方法能够分析光学元件产生热变形对激光系统成像质量造成的影响，为光学系统设计提供参考。

为了评价化学激光器增益发生器模块的性能, 采用变耦合率法对化学激光器的小信号增益系数进行了研究。实验中采用的稳定光学谐振腔由2块全反射平面镜、1块全反射凹面镜及1块输出耦合镜组成。将测量结果中存在的饱和光强、非输出损耗和小信号增益的三元拟合问题转化为二元数值问题。通过数值拟合得到了满足工程需求的数据结果, 并对该结果进行了误差分析。应用数学方差分析发现平均值二对应的拟合曲线与实验测量结果符合得更好, 化学激光器的输出功率存在极大值。

为减小激光束透过超声速自由旋涡气动窗口时的退化畸变,提高光束质量,基于气动窗口(ADW)射流外侧剪切层与环境折射率和压力同时匹配理论,提出N2/He双组元混合气射流工质方案,讨论了混合气组分比例确定方法。对N2和N2/He混合气两种射流工质分别进行了实验,以波长为0.6328 μm的He-Ne激光器为光源,用哈特曼波前传感器采集数据,给出了激光束透过射流时的波像差峰谷(PV)值。结果表明,N2为射流工质时,波前畸变峰谷值约为0.18 μm;N2/He混合气为射流工质时,波前畸变峰谷值约为0.13 μm,说明N2/He混合气取代N2作为射流工质,可以有效提高气动窗口的光学质量。

对应用需求、卫星可提供资源和技术能力等方面进行综合工程技术权衡,提出了总体优化的光学结构设计方案.设计了在0.4～2.5 μm工作,焦距为800 mm,焦比为4.5,视场为1.43°的非球面三反射镜望远镜和棱镜色散非球面准直-成像光学结构的新型成像光谱仪,其调制传递函数(MTF)达到0.44～0.62,光谱分辨率为3～23 nm,仪器的总重量约为70 kg.在焦平面器件性能和信噪比等技术指标相同的情况下,如果用光栅或干涉式傅里叶变换光谱仪,则需要FN在3以下,仪器的总重量将＞100 kg.取得了成像光谱仪分辨率高、积分时间短,焦平面器件接受的辐射能量弱等参数条件下的权衡优化设计.

沿着z 轴方向传播的无衍射光决定了一条空间直线.加之无衍射光束的光轴比准直激光束稳定,适于作空间直线度/同轴度误差测量的直线基准.以无衍射光为基准,结合圆度测量及其修正技术,实现了一种内孔同轴度的高精度测量技术.介绍了内孔同轴度测量技术的工作原理,并从误差的理论分析和试验来作了证明.

通过对同轴共轭透镜的基尔霍夫衍射的分析, 导出了合适的衍射图计算公式, 分析了斜入射时的衍射图特性, 给出了模拟计算和实验结果, 并探讨了在调整允差方面的应用。

对于轴锥镜(axicon)透镜产生的无衍射光,它的中心光斑半径和无衍射光距离是固定的,一旦应用中要求新的光束参数,则只能再制造一个新的轴锥镜透镜。本文提出一种用普通球面透镜望远系统来改变无衍射光束参数的新方法。该方法是基于无衍射光和环光源之间的透镜变换关系。无衍射光首先被望远系统的第一块透镜变换为一个环光源,第二块不同焦距的透镜再将该环光源变换为一个不同参数的新无衍射光。新的光束参数由两个透镜的焦距比值决定。