针对大面阵碲镉汞芯片热应力仿真分析过程中计算量与准确性不能兼容的问题，通过在芯片互联区的不同位置引入小规模铟柱阵列建立了耦合热应力的优化仿真模型。借助此模型进行热应力分析，发现在铟柱的上下表面附近区域产生了较大的热应力，同时边缘及角落处的阵列单元内部所产生的热应力更大(最高达22569 MPa)。进一步对芯片的结构进行了优化，获得了最优读出电路及碲锌镉衬底厚度。此外，仿真结果表明，单面铟是热应力较低的铟柱结构，减小铟柱的半径可以进一步减小其内部的热应力。所提出的热应力仿真优化模型为大面阵碲镉汞芯片内部的热应力分析提供了更准确有效的分析方法以及器件设计方面的理论指导。

针对实测爆破振动信号存在噪声和CEEMDAN方法在去噪过程中容易造成信息缺失的问题, 考虑聚类分析方法具有良好的数据处理能力, 依据分解-聚类-重构的思想, 提出了CEEMDAN-K-means算法的爆破振动信号去噪方法。首先, 该方法通过CEEMDAN方法分解爆破振动信号获得不同数量级的IMF分量;然后, 利用K-means聚类分析算法将IMF分量为五个不同类别并采用方差贡献率校核;最后, 剔除高频噪声类别的IMF分量, 获得重构的纯净爆破振动信号。以某露天矿爆破振动信号为例, 采用信噪比和均方根误差指标, 评价了CEEMDAN-K-means算法信号去噪性能。研究结果表明: 与CEEMDAN方法和EMD-小波阈值方法相比, CEEMDAN-K-means信号去噪方法信噪比(20.06 dB)最大, 分别提高了1.26 dB和7.7 dB, 均方根误差(0.22×10-3)最小, 说明该方法不仅具有良好的信号去噪效果, 也具有较好的保真度。通过对比分析不同方法信号去噪效果可知, 在有效保留真实信号成分的基础上, CEEMDAN-K-means方法可以有效去除实测爆破振动信号包含的高频成分, 在爆破振动信号去噪领域具有实用性和有效性, 为爆破振动信号去噪方法研究提供了新思路。

BaTiO3凭借其较高的电光系数、优良的压电性质和非线性光学性质, 成为制备高性能电光调制器的关键材料。其制备方法、实验条件和衬底的选择等决定了薄膜的质量、生长取向和电光系数等, 进而影响电光调制器的传播损耗、半波电压、消光比等性能。本文从电光调制器的工作原理出发, 围绕BaTiO3薄膜的制备方法、实验条件和薄膜衬底等, 探讨了成膜的取向和质量的影响因素, 分析了各个BaTiO3薄膜制备方法的优缺点, 论述了波导的结构及参数, 并展望了未来优化BaTiO3薄膜制备和波导制作工艺的方向。

针对机械手中用于标定以及空间定位的激光测距装置测距精度不足、容易受工作环境等因素的影响，进而导致测量不准确，影响机械手空间标定以及定位的缺点，提出了一种基于全相位傅里叶变换（apFFT）的相位式激光测距系统。该系统采用apFFT算法来进行鉴相，进而得出实时测量的距离。相比于传统的基于傅里叶变换的相位式激光测距方法，该方法能够有效抑制实际应用中由于多种因素导致的频谱泄露现象。实验结果表明，该系统具有良好的稳定性和抑制频谱泄露能力，同时该系统的平均定位精度可以达到1 mm，满足实际工业生产制造的需求。

提出了一种基于多光源下彩色数码相机原始数据的物体反射率预测算法。通过测量获得彩色数码相机的灵敏度函数和每个光源的光谱，建立包括噪声项的相机原始数据与物体反射率的基本线性方程。通过训练色卡（X-Rite 140色色卡）估计系统噪声，并通过多光源维纳估计算法预测反射率。用两台不同品牌的专业数码相机对本算法进行评估。结果表明，本算法在D65、U30和HZ光源下的表现最优。相比分光光度计得到的光谱反射率，Canon相机和Nikon相机对孟塞尔色卡的预测精度较高，平均CIELAB色差分别为1.59和1.40，在非接触测色和颜色复制等领域具有重要应用价值。

随着光学非球面行业的快速发展,生产面形精度优于0.1 μm的非球面镜片产品已成为趋势。在非球面镜片的面形检测中,由于存在机械系统误差,被检测工件的坐标存在6个自由度的偏差,这将直接影响非球面的面形测量精度。因此,针对检测系统,需要开发不确定度只有几十纳米的误差校正算法,以保证测量结果更贴近实际。通过数据仿真,在理想非球面的基础上叠加位置误差和面形误差以获得非球面原始三维数据,进而利用修正后的Levenberg-Marquardt全局优化算法,将所获原始三维数据与非球面标准方程作对比,并利用均方根(RMS)误差最小原理,成功分离和校正了非球面的位置误差。针对4种不同规格型号的玻璃非球面镜片,通过将实验结果与商用非球面轮廓仪UA3P的测量结果作对比,得出高匹配的结果,二者的峰谷值之差小于5 nm,均方根相差约为0.1 nm,结果验证了算法的准确性和稳健性。

设计一种支持多模式的金属-介质-金属纳米天线阵列结构,分析结构中的模式特性及其调控的发光过程。利用时域有限差分的方法模拟该结构的透射谱和电场分布,分析结构中局域表面等离激元模式和磁等离激元共振模式的特性以及激发光偏振调控的模式变化。将偶极子光源放在介质层中,模拟该天线阵列结构调控荧光分子的发光过程。结果表明:荧光分子的辐射和非辐射衰减速率增强因子、量子效率以及偏振特性受到了所提结构模式的有效调控;在一定波长范围内改变激发光的偏振方向可以对发光谱进行调谐。

基于亚波长纳米单元(超原子)的超表面结构革新并极大丰富了光场调控技术,从理论 上研究并设计具有独特性质和功能的超表面结构在光场调控研究中具有重要价值。利用极化率张量理论计算了对称和非对称 金属-介质-金属(MDM)正三棱柱超原子的诱导电响应、磁响应、磁电响应和电磁响应,设计出偏振无关的周期性MDM正三棱柱 超表面,分别通过时域有限差 分(FDTD)仿真模拟和理论计算的方法得到MDM超表面的透射谱和反射谱,两者能符合得很好。并发现对称超表面结构的反射谱 对入射光传播方向不敏感,而非对称超表面结构的反射谱在共振频率附近对入射光传播方向有依赖。研究结果对利用不对称超 原子设计具有任意反射系数的超表面具有指导作用。