描述一种基于高速光学异步采样(ASOPS)方法的太赫兹光谱数据采集系统，使用两台重频差为50 Hz的飞秒脉冲激光器分别作为泵浦光和探测光；使用LT-InGaAs/InAlAs光电导天线产生和接收太赫兹信号，使用采样率可调、采样模式可选的数据采集系统采集时域信号和获取光谱。试验得到的谱宽为0.06~4 THz，信噪比大于60 dB。在301.6 Msa/s的采样率和50 Hz扫描频率下，试验测量的水蒸气吸收光谱中吸收线的频率与HITRAN数据库中公布的非常接近，最大误差为12 GHz。

为了满足金属与聚合物在工业轻量化中的连接需求，采用半导体连续激光器对钛合金TC4和碳纤增强聚合物PBTCF30材料进行激光连接实验研究。通过在钛合金表面进行织构预处理，可使接头在激光连接后获得机械铆接从而提高其强度；将接头剪切强度和预处理时间作为响应，并根据两响应与相关工艺参数之间的关系，利用响应曲面法建立数学模型，分析了织构扫描直径、织构扫描间距、织构扫描次数、激光连接功率和激光连接速度对接头剪切强度及预处理时间的交互式影响，最后通过加速粒子群优化（APSO）算法获得最优解。结果表明，对接头强度影响最大的三个参数组合为：扫描间距-扫描次数、扫描次数-连接速度、连接速度-连接功率。模型验证及优化结果验证表明，所建模型的预测值与实验值吻合较好，模型可靠。

动态压实是一种有显著优势的制备粉末冶金零件压坯的压实方法。本团队提出了一种利用激光冲击实现的高应变率(10⁶～10⁷ s^－1)加载的粉末动态压实方法，并系统研究了激光能量、粉末形态和冲击次数对铜粉压坯显微形貌、相对密度与显微硬度的影响。研究结果表明：随着激光能量增加，铜粉压坯内部孔隙逐渐减少，边缘成型质量趋于良好，相对密度逐渐提升至91.35%。综合比较三种形态铜粉压坯的性能可知，球形铜粉压坯可达到的最大相对密度要高于不规则铜粉压坯，小粒径(0.2～2.0 μm)球形铜粉最终压坯的相对密度要高于大粒径(10～20 μm)球形铜粉最终压坯的相对密度。分析压坯微观结构可以发现球形铜粉颗粒之间主要通过固态压焊机理进行连接，而不规则铜粉颗粒间则通过固态压焊和机械内锁机理进行连接，其中的机械内锁使得压坯的连接强度相对较高。第一次用较小能量冲击而第二次用大能量冲击可以减小材料硬化对压坯性能提升的影响。本团队采用360 mJ+1800 mJ二次激光能量冲击成功地将最终铜粉压坯的相对密度提升至96.5%。

采用激光冲击压印技术制备具有多级沟槽微织构的疏水性铜箔表面。首先通过激光标刻制备具有多级沟槽特征的微模具，然后通过激光冲击压印技术将微模具上的多级沟槽微织构复制到工件表面。研究了冲击次数、软膜厚度对工件多级沟槽微织构疏水表面的表面形貌、静态接触角的影响。结果表明：当冲击次数从1次增加到7次、软膜厚度从300 μm减少至100 μm时，工件表面复制微织构的程度逐渐变大，同时表面的静态接触角增大，疏水性增强。通过对工件微织构表面元素及其成分的测量发现，采用激光冲击压印技术制备的具有多级沟槽微织构疏水表面在空气、水以及质量分数3.5% NaCl溶液中放置21天后，仍保持为疏水性，体现出该工艺制备的疏水表面具有良好的时效性。

针对空中目标在复杂背景下的探测需求, 根据实际目标的运动特性, 分析目标在飞行高度、飞行姿态角改变时的辐射特点, 基于MODTRAN计算得到大气辐射和衰减数据, 建立目标的三维模型 、热辐射和反射模型, 搭建空中目标的红外成像仿真系统.分析和仿真结果表明: 在中波波段, 目标尾焰的红外辐射比蒙皮强很多, 在长波波段, 蒙皮的红外辐射比较强, 仿真图像的细节比较多, 尾焰的红外辐射虽然有所减弱, 红外成像效果依旧很好; 相同探测条件下, 由于位置越高大气越稀薄, 探测器的可探测距离会变得比较远.目标红外辐射特性的分析和红外仿真系统的搭建对缩短红 外探测器的研制周期和进一步确定探测器波段和系统分辨率等指标提供了参考依据.

针对地对空红外空中目标识别任务中数据量严重不足的问题,提出一种基于改进关系网络的小样本红外空中目标分类方法。该方法将关系网络模型、多尺度特征融合方法及元学习训练策略相结合,首先构造多尺度特征提取模块提取输入图像的特征向量,然后将支撑样本和预测样本的特征向量输入到关系模块中,根据关系值得到预测样本的类别标签。mini-ImageNet数据集上的实验结果表明:所提模型的分类精度显著高于其他经典的小样本学习模型。Infra-aircraft dataset上的实验结果表明:所提方法在仅有个位数样本的情况下,可完成多种机型的地对空红外图像分类任务。

针对红外空中目标,提出了一种基于稀疏表示的快速分类算法.该工作的技术难点表现在训练样本较少,算法需要具有旋转不变性、较高的抗噪性和实时性.针对这些难点,首先根据红外空中面目标的梯度信息和统计特性,计算出图像主方向,然后将主方向旋转至同一参考方向.接着基于稀疏表示原理,把分类问题转化为 1范数最小化问题,最后用快速收敛方法得到分类结果.实验结果表明该方法能够达到 98.3%的正确率,给测试图像 50%的像素叠加噪声后,分类正确率仍大于 80%.

异种相容聚合物因温度属性差异导致焊接效果不佳,为提高其激光透射焊接强度,采用了在激光透射焊接时辅助使用红外加热灯加热具有较高熔融温度的上层材料而改善焊接强度的新方法。从光学属性、温度属性、相容性和上层材料吸热测试4个方面对可焊性进行了理论和实验分析；采用响应面法进行工艺参量优化,取得了最佳工艺参量组合；使用3维显微镜研究了焊件断面形貌及失效形式,并分析了焊缝处气泡对焊接性能的影响。结果表明,使用红外加热灯辅助焊接的最大剪切力能达到激光直接透射焊接时的1.5倍左右。红外加热灯的辅助加热作用是有效解决异种聚合物因温度属性差异大而导致焊接效果不理想问题的一种新途径。

提出了一种空中目标的红外成像仿真方法.根据能量守恒定律, 利用目标在天空背景中稳态时的热平衡方程, 求解表面温度场; 选取适合的双向反射分布函数模型描述目标表面面元在红外波段的反射特性, 提高面元红外反射的真实感.综合考虑空中目标的几何模型, 目标自身红外辐射和对背景的反射辐射, 结合计算机图形学相关理论, 渲染输出空中目标的红外图像.成像仿真的方法为空中目标的探测、识别和跟踪提供了参考依据.

为降低激光直接制造大型TC4构件的基底变形及残余应力, 研究了不同选区顺序对分区扫描成形时基底变形及残余应力的影响。分别采用新定义的由外而内、由内而外选区顺序及常规的随机选区顺序进行沉积实验, 并运用面结构光及X射线衍射检测方法对基底变形及沉积层残余应力进行测量。结果表明: 不同选区顺序对成形件基底变形及残余应力影响显著, 采用由外而内选区顺序可大幅减小基底变形, 与随机选区顺序相比, 基底最大变形量降低60%, 但是在沉积层引入了较大的残余应力, 最大残余应力达到了392 MPa; 随机选区顺序下沉积层残余应力量级较小, 最大残余应力仅约93 MPa, 残余应力分布更为均匀。因此, 分别采用由外而内及随机选区顺序进行前后期成形有利于减小和平衡大尺寸TC4成形件基底变形及残余应力。