为了实现平行度误差的精确测量, 提出了基于位置敏感探测器(PSD)激光准直法的平行度误差测量方法, 并设计了实验测量系统。该系统利用倒置望远镜结构二次透镜变换的方法, 对准直激光束的发散角和光斑大小进行平衡, 通过光学五棱镜转折光路, 由PSD将测量位移经信号调理电路和数据采集及处理系统, 实时得到测点相对于基准的位置, 再以最小包容区域法快速评定出被测要素和基准要素两者之间的平行度误差。结果表明, 系统相对不确定度为0.077%, 具有较高的测量精度。该研究为平行度误差的精密测量技术提供了有效测量方法, 具有一定的现实指导意义。

新兴的光动力抗菌疗法是一种无创激发式治疗手段,主要利用近红外光作为光源,激活富集在病灶部位的光敏剂并产生活性氧自由基,最终实现对目标病菌的杀伤。近年来,随着生物材料与纳米医学技术的发展,小分子光敏剂纳米功能化后其生物兼容性和生物安全性得到优化,量子产率和病灶部位富集率显著提升,在抗菌治疗方面有很大的临床应用前景。本文结合小分子光敏剂纳米化策略方法实例,综述了纳米技术在光动力抗菌疗法的应用和发展。

针对铝合金材料, 设计了大口径红外相机主反射镜, 反射镜口径420 mm。以径厚比、支撑点数量和轻量化结构形式为输入点, 设计了一种背部开放式、三角形轻量化结构和背部3点支撑的结构形式。通过有限元分析软件对反射镜的动态刚度及自重和温度载荷下的面形变化进行了分析。分析结果表明: 反射镜具有高的动态刚度, 反射镜自重工况和-40 ℃均匀温降下, 面形精度RMS分别为30 nm和0.2 nm, 均满足光学设计提出的λ/10(λ=632.8 nm)指标要求, 为大口径铝合金反射镜的设计提供了理论依据。

直升机载光电稳定平台载荷近红外相机在垂直成像过程中会产生像旋, 为了消除像旋, 同时满足载机对光电稳定平台的体积尺寸要求, 提出悬臂式方位框架的结构方案, 建立了方位框架结构的三维模型。利用有限元方法建立仿真模型, 分别进行静力学分析和模态分析, 研究方位框架悬臂结构的合理性。在24.5 kg负载情况下, 设计的方位框架最大变形量为0.025 4 mm, 满足指向精度误差分配要求; 框架结构一阶频率为42.99 Hz, 满足系统伺服带宽要求。

针对某红外相机稳定平台，设计了两轴两框架的结构形式。对相机关键支撑结构件照准架进行了较为详细的结构设计和分析研究。照准架采用一体式半封闭结构，提高了照准架的自身结构刚度，同时避免了大尺寸面的加工变形以及装调问题。建立了照准架的三维模型，并进行了 6g重力、常温和－20℃均匀温降工况下的静力学分析和模态分析研究。分析结果显示，照准架的最大变形为 0.706 mm，最大应力为 47.33 MPa；1阶模态为 53.2 Hz，均满足设计指标。利用有限元软件为红外系统照准架的设计可行性提供了理论依据。

反射镜轻量化设计一直是光机结构设计领域的一项挑战性课题。针对某机载红外光学系统的主反射镜，提出了一种基于SIMP 拓扑优化方法的反射镜轻量化设计流程，建立了反射镜拓扑优化的数学模型，以最小化镜体自重和抛光载荷作用下的镜面矢高位移RMS 值为优化目标，同时考虑对称约束和拔模约束，对反射镜进行了拓扑优化设计。根据拓扑优化结果设计了新的反射镜轻量化结构，并将其与传统结构进行了对比。采用拓扑优化方法设计的反射镜具有更高的轻量化率，同时能够获得较高的面形精度。

现有激光光束质量的测量方法无法同时兼顾测量速度与测量精度。为了达到兼顾速度与精度的目的, 提出了双狭缝扫描法。此方法不需要在光路中使用衰减器, 从而降低了数据分析复杂度。选用嵌入式技术完成对整个系统的控制与数据处理, 便于携带, 可实现对数据的实时处理;同时进行了理论分析和实验验证。结果表明, 该方法可实现快速同步测量两轴的功率分布, 动态范围可达到70dB, 扫描频率为2Hz~18Hz, 可用于分析连续或脉冲激光光束。该方法对兼顾测量速度与精度是有帮助的。

采用RF-PECVD系统在SOI材料上制作α-Si: H TFT,纳米非晶硅薄膜厚度为98 nm,沟道长宽比为10 μm/40 μm。用扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等检测方法对不同退火温度下的氢化非晶硅薄膜形貌进行了表征。采用CMOS工艺、各向异性腐蚀溶液EPW、射频溅射技术和等离子体刻蚀等工艺实现α-Si: H TFT的制作。在给出一般α-Si: H TFT特性分析和实验结果的基础上,又采用建模方式对α-Si: H TFT出现的负阻特性进行研究。提取纳米氢化非晶硅薄膜与栅氧化层界面处能带图的结果表明,在靠近漏端0.5 μm范围内,漏压由6 V增加到30 V时,随漏压的增加,价带能量逐渐下降。研究结果表明,距离漏端0.5 μm范围内的压降导致负阻特性产生。

多角度动态光散射(MDLS)技术具有响应速度快、非接触式测量等优势，相较于单一散射角度测量技术，MDLS能获取更多的反映颗粒特征的散射光信息，可提供更准确的颗粒粒度分布(PSD)，而合适的颗粒粒度反演算法能进一步提高MDLS 方法的测量准确性。在Phillips-Twomey(PT)算法基础上，提出采用MR-L 曲线法确定正则化参数，递归算法求取权重系数并添加非负约束的递归非负Phillips-Twomey(RNNPT)算法，通过准确确定权重系数改善MDLS 颗粒粒度分布反演算法的准确性。采用RNNPT 算法，在光强相关函数测量噪声为0.01%~1%，对两种单峰模拟分布以及一种双峰模拟分布颗粒体系进行了粒度反演，可知在噪声水平低于0.1%的情况下反演结果均较为理想。将RNNPT 算法与递归Phillips-Twomey(RPT)算法和现有的递归Tikhonov(RT)算法进行比较，计算结果表明，RNNPT 算法获得的权重系数比误差最小，反演获得的粒度分布与理论值最为接近。

激光雷达回波信号的建模仿真和分析是激光雷达成像、探测与目标识别技术的一项重要研究内容。通过对机载扫描激光雷达激光回波的数学模型进行研究，提出一种基于坐标变化的求解光线行进距离的新方法，其仿真运算量仅决定于仿真中的子光斑数，对于复杂场景的建模仿真有较大优势。基于上述方法，仿真了Z 扫描式机载激光雷达系统作用于带有遮蔽物的复杂三维目标场景所得的激光回波波形，并给出了仿真结果。分析结果可知，激光回波波形不仅携带目标的距离信息，还携带了目标的反射率信息及面型信息。为利用激光雷达进行遮蔽物下的目标识别与探测奠定了基础。