为了研究碱金属蒸气电离对半导体抽运碱金属激光器(DPAL)定标放大的影响, 采用适宜于短脉冲激光抽运源的光电流法来测量碱金属蒸气电离度, 并开展了铯蒸气电离度同激光抽运功率密度、碱金属池温度、抽运激光器重复频率之间关系的实验研究。结果表明, 在不考虑热效应的情况下, 即使抽运激光的功率密度高达3×108W/cm2、碱金属池温度150℃、氦气缓冲气压力9.33×104Pa条件下, 铯蒸气的电离度也仅仅达到1%左右; 在碱金属池温度从122℃升高至163℃的过程中, 相对于铯蒸气粒子数密度的显著增大, 铯蒸气电离度的变化非常小。该研究结果对于铯DPAL通过增加抽运激光功率密度和提高碱金属池温度进行定标放大具有非常积极的意义。

针对单板式压电作动器动力小、速度低等问题，为丰富宏微直线作动器形式，该文提出基于双作动板式定子的压电直线作动器。选定双作动板的一阶纵振和二阶弯振为作动器工作模态，利用纵振驱使动子滑移，借助弯振实现驱动足与动子的动态接触与分离。阐释了双作动板推动动子前移的过程，推导出驱动足的椭圆轨迹方程及椭圆形成条件。优化出定子结构尺寸为45.3 mm×11.2 mm×6 mm，实现了两工作模态的简并。建立了定子机电耦合分析模型，解算出两相工作模态的振型，求得两相模态频率分别为34 994 Hz和34 998 Hz，模拟出驱动足的椭圆行进轨迹，求得定子的调压及调频振动特性。测试表明，当驱动电压的幅值和频率为250 V、34 938 Hz 时，驱动足的x、z向振幅分别达1.34 μm和2.73 μm，足以推动动子移进。设计了双板式作动器的装配结构，建立了其三维装配模型。该作动器有望输出较大动力与速度，具有广阔的应用前景。

提出了一种动目标空间位置精度的测量方法,并建立了一套测量系统。该系统采用非接触式测量方法,实现了动目标空间位置精度的测量。利用被测目标与测量系统的空间关系,确定测量系统的状态参数,根据该参数得到动目标在运动状态下的理论位置。将理论位置与被测目标实测位置进行比对,得到动目标的动态精度。分析了空间位置精度测量系统的各个误差源,得到该系统的总误差小于1.00″,满足测量系统的设计要求。利用该系统对某动态靶标进行动态精度测量,实验结果表明:该动态靶标以低速、中速及高速在不同空间位置运动时,最低动态精度为4.13″,符合设计指标小于5″的要求。

针对量子点发光二极管空穴传输层和电子传输层的迁移率差异而导致的电荷不平衡问题,将具有最低未占分子轨道高能级的有机聚合物Spiro-OMeTAD薄膜放置在空穴传输层与量子点发光层之间,阻挡过剩电子由量子点发光层向空穴传输层的传输,促进器件的电荷平衡,制备出一种高效的新型绿色量子点发光二极管。结果表明:相比于传统器件,新型绿色量子点发光二极管器件的外部量子效率提升了87%,达到11.87%,亮度提升了106%,达到53055 cd/m ²;阻挡过剩电子的传输可以显著改善器件中的电荷不平衡现象。

为获取聚龙一号实验装置负载放电产生硬X射线的能谱分布, 设计了一套7通道硬X射线能谱仪。介绍了这套多通道硬X射线能谱仪的测谱原理、主要参数及根据测量结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在聚龙一号装置丝阵负载物理实验中对测量系统进行考核, 获得了信噪比较高的测量波形。利用最大熵方法进行解谱, 获得了丝阵负载产生的硬X射线能谱分布, 辐射能段主要集中在200~500 keV附近, 且1 MeV以上光子份额较低。

提出了基于空间光调制器(SLM)的飞秒激光双模式双光子聚合加工方式。通过在空间光调制器上加载相应的全息图, 可以实现焦点控制扫描加工和图形化曝光加工模式。 这两种加工模式不但可以保证加工质量, 而且能够提高双光子聚合加工的效率。采用这两种不同的模式, 分别加工了里约奥运会会徽和不同形状的图案, 验证了这两种加工方式在微纳加工领域的可行性。

微管道是微纳领域最基本的模型之一，其结构简单、均匀，应用广泛。本文提出一种利用飞秒贝塞尔光进行激光直写，结合磁控溅射金属镀层，加工可磁驱动微管道的新方法。利用空间光调制器将飞秒激光调制成飞秒贝塞尔光，通过高数值孔径的物镜聚焦，配合精密三维压电平台的移动，实现了微管道的拉伸加工；通过后续磁控溅射镍处理后，微管道具有超顺磁特性，利用外部磁场可以有效实现驱动。本文详细研究了利用空间光调制器产生的飞秒贝塞尔光的传播和聚焦特性，提出的微管道加工新方法可实现微管道直径、长度、排布的灵活控制，加工效率高；经磁控溅射镍处理的微管道可以利用外部磁场实现在液体环境下沿特定路径的可控驱动，运动灵敏度高，环境适应性强。这种新的微管道加工方法具有灵活、可控、高效的优点，所加工的可驱动微管道在无创手术、靶向药物运输、生物成像与传感、微环境净化等领域具有广阔的应用前景。

为了实现以水凝胶为材料的细胞支架快速加工, 将计算全息法引入传统的飞秒激光双光子加工中, 并对全息图的生成方法和全息图对加工结构的影响进行了研究。首先, 根据贝塞尔光波动方程和其透射函数生成贝塞尔光束全息图, 分析两种参数对环形结构大小和质量的影响。然后利用生成的全息图加工得到壁厚800 nm、直径为8~15 μm不等的水凝胶（PEGDA）圆管结构。最后, 实现了基于圆管道的水凝胶细胞支架高效快速加工, 支架中圆管道壁厚800 nm、直径为8 μm。本文首次将飞秒激光全息加工技术应用于水凝胶三维支架加工, 解决了飞秒激光单点加工效率的问题。该技术在生物医学中具有广阔的应用前景。

针对飞秒激光微纳加工技术中激光与加工样品相对运动的控制、聚焦光斑能量的控制中存在的问题, 提出一种基于硅基液晶空间光调制器动态加载计算全息图同时控制焦点位置和能量的新型加工方法。该方法通过加载叠加闪耀光栅的全息图, 控制单点运动来扫描加工二维结构, 无需平台移动。进一步控制全息图的挖空区域, 可以调制入射光斑的能量, 进而控制被加工点阵的形貌。利用这一加工效应, 成功实现各种可控环状结构的加工, 并在光学显微镜下测试达到相应效果, 证明这种加工方法在飞秒激光微纳加工领域具有可行性。

成功研制了用于“聚龙一号”装置上Z箍缩实验中等离子体图像诊断的三通道不同光子能段的X射线积分成像系统。该系统主要由针孔阵列调节组件、X射线真空飞行管道、X射线分光器件及成像板组成，各通道的光谱响应分别为277 eV，小于700 eV和大于800 eV，其对应的成像针孔直径为100，100和50 μm，成像放大倍率2倍，成像空间分辨率均优于0.2 mm。在“聚龙一号”装置上完成了该成像系统的性能考核，获取了不同光子能段的等离子体时间积分图像。结果表明，该成像系统满足“聚龙一号”装置上Z箍缩实验的诊断需求，在提升了单台相机光谱响应范围的同时提高了低能段图像的空间分辨率。