在光学玻璃基片上制作了双层掩埋式多模光波导芯片，这种芯片中的上、下两层光波导均通过熔盐离子交换和电场辅助离子迁移形成。对光波导的横截面以及输出光斑进行了观察，并进行了损耗和串扰测试。研究结果表明：双层多模光波导芯片中上、下两层光波导芯部横截面尺寸分别为29 μm×19 μm和31 μm×20 μm; 两层波导的输出光斑尺寸相互匹配; 两层波导传输损耗分别为1.00±0.32 dB/cm和0.78±0.35 dB/cm; 两层光波导之间的串扰在17.7dB左右。这种玻璃基片上的双层多模光波导可以使板级光互连的互连密度增大一倍，提高EOCB的性能。

双色红外光学系统能够同时获取长波红外与中波红外的波段信息，有利于目标的搜索和识别.本文针对红外热像仪的需求，对双视场/双色红外光学系统进行了设计.实现了4.4~5.4μm/7.8~8.8μm双波段同时清晰成像，在F#为2.68情况下，通过切换变倍组完成9°×6.75°/3°×2.25°双视场转换.通过红外材料与光焦度的合理分配实现了折射式被动消热差设计.设计结果表明，系统在－40℃~+60℃工作温度下，像面稳定、像质优良，能够满足红外热像仪的使用需求.

利用全量子理论,研究了真空场与耦合全同V型三能级原子相互作用过程中场熵的演化特性。 讨论了系统初始状态、原子间偶极相互作用和Kerr介质的三阶非线性系数对场熵演化特性的影响。 数值计算结果表明:初始时刻原子基态和激发态处于合适的叠加态时,场熵呈现出周期性振荡, 其振荡频率和幅度与原子间的耦合常数、Kerr介质的三阶非线性系数有很大关系。由此可见, 场熵敏感于系统初始时刻原子的状态。

为了在碳钢表面获得具有耐磨和耐蚀性能的铁基涂层，采用CO2气体激光在45#钢表面制备了D577合金激光熔覆涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和往复摩擦磨损试验机分析了熔覆层的显微组织，测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。试验结果表明，涂层由单相奥氏体组成，涂层与基体形成了良好的冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷；涂层显微硬度达630~650 HV，纳米压痕硬度为8.58 GPa，弹性模量为235.82 GPa；D577合金激光熔覆层可以明显改善基体45#钢的耐磨性和电化学腐蚀性能。

激光熔覆技术可以对失效的齿类件进行再制造，但是随着机械动力装置性能的大幅度提高，对激光再制造后齿类件的性能要求也越来越高。为了进一步提高激光再制造后齿类件的性能，采用活化屏等离子体氮化处理技术对Fe314激光熔覆层进行了复合处理，重点研究了活化屏等离子体氮化复合处理对激光熔覆层的表面硬度和抗接触疲劳性能的影响。试验结果表明，复合处理后Fe314激光熔覆层的表面硬度由540 HV提高到927 HV，Fe314激光熔覆层的接触疲劳寿命由2.42×105提高到4.94×105，复合处理后显著提高了Fe314激光层的表面硬度和接触疲劳性能。

利用量子理论,研究了真空场与耦合全同Λ型三能级原子相互作用过程中场熵的演化特性.讨论了系统初始状态、失谐量、原子间偶极相互作用和Kerr系数对场熵演化特性的影响.数值计算结果表明:场熵呈现出周期性振荡,其振荡频率和幅度强烈地依赖于系统的初始状态；失谐量、原子间耦合强度、Kerr系数的增大,都会使场熵振荡的幅度减小.

磨损是机械零件的主要失效方式之一, 在矿山、冶金和电力等工业领域, 有很多设备都是在服役环境异常恶劣的冲击磨料磨损条件下进行工作的。为了在廉价的钢材上制备出性能优异的抗磨料磨损性能的涂层, 采用激光熔覆工艺在45#钢表面制备了St6钴基合金激光熔覆层。利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和MLD-10型动载磨料磨损试验机分析了熔覆层的显微组织, 测试了涂层的显微硬度和冲击磨料磨损性能。结果表明：涂层与基体形成了冶金结合, 涂层无裂纹、气孔等缺陷; 激光熔覆层的显微硬度为700~715 HV, 激光熔覆St6钴基合金层有效提高了45#钢零件的抗冲击磨料磨损性能。

由衍射理论模型出发，分析了子孔径布局对光学系统点扩散函数的影响，从而进行傅里叶变换计算出其对光学系统光学传递函数的影响；并由光学设计软件内嵌程序将子孔径布局实际地加入到设计的光学系统中，分析各种不同子孔径布局对光学系统像质的影响.通过由衍射理论出发的计算结果与设计软件内嵌程序的模拟仿真结果的对比，软件内嵌程序的模拟仿真结果得以验证.针对子孔径布局对具有相同相对孔径光学系统的影响进行了仿真计算，对与子孔径拼接原理样机具有相同相对孔径和中心遮拦比的反射式光学系统，针对相同孔径布局对其光学传递函数的影响进行了实际测试，通过仿真计算结果与测试结果的对比分析表明，孔径布局对具有相同相对孔径拼接光学系统的光学传递函数影响趋势一致的结论，从而为子孔径拼接原理样机研究的实用性及像质检测提供了理论依据.

空间光通信中激光调制器的调制频率和输出光功率直接影响光通信速率和链路距离。为兼顾高调制频率和大输出光功率两个指标，提出采用横向调制、组合调制等方法，开展铌酸锂晶体结构及参数优化、光耦合设计及功率计算、射频驱动源设计、自动偏置设计等关键技术分析，设计了一个最高调制频率达1238 MHz，输出光功率大于1 W的激光调制器，其半波电压约266 V，调制深度约1.39 rad，折减系数约0.99，消光比约20 dB。实验证明，激光调制器的设计指标和实验结果基本相符，成功地应用于误码率优于10-9，链路距离大于7 km的空间光通信地面演示验证实验中，具有应用于临近空间、深空光通信的可行性。

空间光通信需要苛刻的功率预算, 由于实际大气信道特性非常复杂, 采用一般链路方程对大气信道功率进行预算往往会引进较大误差。通过对大气衰减效应、湍流效应、折射效应等影响大气信道特性的因素进行综合分析, 结合大量的理论推导和计算, 提出了一种对链路方程的修正方法, 得到了一个能够积极反应信道特性的链路方程。采用修正后的链路方程, 在通信距离为6 km, 误码率优于10-8的光通信实验中进行了功率预算。实验与分析表明, 该链路方程修正方法具有合理性, 功率预算和实验结果基本相符, 近地光通信对星地光通信具有等效验证性。