为了消除投影仪的伽马效应，近年来二值条纹投影轮廓术得到快速发展。如何确定合适的离焦量是二值条纹离焦投影三维测量的关键问题。离焦不足时，条纹会包含高阶谐波；离焦过度的话，条纹对比度降低，相位分辨率降低，同时噪声的影响相对变大。离焦不足或离焦过度都会影响相位测量精度。为了解决这一问题，基于数字相关法提出一种最优离焦量的确定方法。该方法利用条纹与其二阶微分的相关性来确定最佳离焦量，以获得准正弦条纹。在欠离焦和过离焦情况下，相关系数均较小，只有当条纹为准正弦条纹时，相关系数取得极大值。对该方法进行了数值模拟和实验验证。实验结果表明，所提方法具有速度快、准确性高的优点，可在二值条纹投影过程中实时跟踪相关系数并确定最佳离焦量。

为了探究激光功率、离焦量、扫描速度等工艺参数对石油管螺纹激光除锈效果的影响规律并获得最优工艺参数组合，以表面粗糙度值为指标，采用正交实验法进行石油管螺纹激光清洗实验，得出影响激光清洗效果因素的显著性排序。通过单因素实验法，得出不同工艺参数下的表面粗糙度值和氧元素含量的变化规律。以氧元素含量衡量清洗样件的表面损伤程度，以表面粗糙度为优化目标进行工艺参数优化。基于响应面法建立优化目标与激光工艺参数之间的数学模型，将数学模型与优化后的粒子群算法结合，得出优化工艺参数组合，即激光功率为488 W，离焦量为+3 mm，扫描速度为3000 mm/s。在优化后的工艺参数下进行管螺纹激光清洗加工，实验结果表明，管螺纹表面锈蚀层被去除，基底表面清洗效果良好，且熔池周围无熔融物，证明了方法的有效性。

光学三维测量技术发展已经非常成熟，在工业制造、生物医疗、文物保护等领域都有着广泛的应用。但传统条纹投影测量中使用的正弦条纹无法避免投影仪和相机Gamma效应的影响，导致测量误差增加。二值条纹的出现从条纹端解决了非线性问题，其非连续灰度值规避了非线性误差对测量结果的影响。同时，随着数字投影技术的发展和成熟，相对于灰度条纹，二值条纹在投影速度上也具有绝对的优势。因此，离焦投影技术开始被广泛地研究和应用。在简述离焦投影原理和二值条纹特性的基础上，对二值条纹调制技术进行了综述，分析了不同调制技术的特点及适用场景，最后展望了二值条纹离焦投影的未来研究方向。

利用激光粉末沉积技术成功制备AlSi10Mg铝合金薄壁件。采用粉末负离焦和增大熔覆间隙停留时间的工艺策略，解决铝合金成形过程中熔覆层边缘粗糙、塌陷的问题，并分析薄壁件扫描和沉积不同成形方向上的显微组织和力学性能。结果表明：单道成形的最佳工艺参数为激光功率密度P=370 W/mm2、扫描速度Vs=1.2 m/min、送粉流量Vf=8.5 g/min。薄壁件边缘塌陷程度随熔覆间隙停留时间增大而减小，随着粉末离焦量增大而增大。薄壁件扫描方向的显微组织为细碎的枝晶和少量的等轴晶，沉积方向为粗大的枝晶。薄壁件扫描方向的硬度可达130 HV，抗拉强度可达280.12 MPa，延伸率为12.12%，明显优于沉积方向。

为了研究真空激光焊接TA2工业钛板时正离焦量对焊缝成形质量、显微组织和力学性能的影响，采用真空舱和大功率碟片激光器，在4.0×10-1 Pa的真空度下进行不同离焦量的焊接。结果表明：正离焦量可有效完成板材的焊接。在真空环境中，随着离焦量的增加，焊缝表面的成形质量提升，焊缝熔宽增加。离焦量的增加会导致光斑能量分散，因此当离焦量达到+4 mm 时，焊缝熔宽达到最大值，随后开始呈下降趋势。在不同的正离焦量下，焊缝与热影响区晶粒的尺寸、形式均不同，随着离焦量的增加，晶粒尺寸逐渐降低。0 mm离焦时，焊缝显微硬度提升1～2倍，在+4 mm和+8 mm的离焦量下，焊缝显微硬度无明显变化。使用8 mm的离焦量焊接时，焊缝的拉伸力和抗拉强度达到最大值，分别为57 759 N和292 N/mm。通过对正离焦量下真空焊接TA2工业钛板的研究，得出结论：使用+4～+8 mm的离焦量真空焊接TA2工业钛板，可得到综合性能较好的焊缝。这对其在船舶制造领域的应用具有重要的意义。

为了提高图像的可调焦范围，以往的自适应清晰度自动调焦算法对深度和轻度离焦图像采取了不同的评价方式，却未给出明确的图像离焦深浅度判定方法，进而影响了算法的可行性。为解决该问题，从Sobel算子出发来提取图像边缘，并通过阈值选择出阶跃边缘，从而利用阶跃边缘宽度来判别图像离焦程度。经实验分析，该方法可以无参考地判断单张图像的清晰度。与SMD、Laplace等方法相比，它具有与场景无关的优势。不同场景的相同清晰度图片的边缘宽度标准差仅为0.0676。此外，边缘宽度的大小与图像离焦程度成正相关，证明了该方法的有效性。本文算法的判定准确率达到了86.8%，与高频和算法、基于无参考结构清晰度的算法相比具有一定优势。

为探究飞秒激光制孔工艺规律,采用脉冲宽度235 fs,重复频率100 kHz的飞秒激光在1.5 mm厚304不锈钢上开展不同离焦量下的制孔试验。首先记录不同离焦量下制孔时间,然后在影像测量仪下测量不同离焦量下微孔入口、出口孔径并计算对应锥度,最后在金相显微镜和扫描电镜下对孔壁进行金相观察及元素分布线扫描。试验结果表明：当离焦量由-1.0 mm变化到1.0 mm时,微孔入口、出口孔径均增大,锥度呈现先减小再增大趋势,最大锥度3.32°,孔的出口质量逐渐变差。金相分析证实本试验不同离焦量下孔壁均无重熔层、微裂纹等热致缺陷,但负离焦下加工质量更优。孔壁附近元素线扫描结果表明飞秒激光制孔对基体材料元素分布几乎无影响。相比正离焦加工,负离焦加工效率更高,制孔时间约27 s。

空间光孤子是介质衍射效应和非线性效应相平衡的结果。当两束非相干光在非线性介质中传输时, 两孤子发生交叠而产生相互作用, 本文研究自散焦介质中非相干耦合暗孤子对的传输特性和相互作用。基于描述光束传播的耦合非线性薛定谔方程组, 利用变分法, 首先得到了自散焦克尔介质中传输的两暗孤子的幅值、横向中心位置坐标、速度和相位随传输距离变化的参数演化方程组, 讨论了孤子参数演化的规律。然后, 为分析孤子间相互作用, 导出了两幅值相等的暗孤子在传输过程中孤子间距随传输距离的变化规律, 作出了孤子对传输图像和相互作用图像, 最后导出了孤子间相互作用势能和相互作用力的表达式, 并利用图像详细分析了孤子间的相互作用特性。研究结果表明: 无损耗情况下, 孤子的幅值不受耦合作用的影响, 传输过程中保持不变; 耦合相互作用使两孤子横向中心位置坐标发生明显漂移, 当两孤子间距较小时, 孤子间距随传输距离作变速变化, 变化速率与孤子的幅值和耦合程度有关, 当两孤子间距趋近于零时, 孤子间距随传输距离呈匀速的稳定变化; 暗孤子间的相互作用力为排斥力, 随着孤子间距增大, 排斥力先增大后减小, 而相互作用势能一直逐渐减小, 当孤子间距增至4.5附近时, 孤子间势能减小到几乎为零。