为提升产品可靠性和环境适应性，需对某光电吊舱内方位电机组件在-50℃的摩擦特性进行改善。分析了可能影响电机组件摩擦特性的因素，并针对各因素提出相应的改善措施，借助仿真与试验相结合的研究方法，对改善措施的效果进行了验证。经研究: -50℃时，电机组件摩擦力矩的增大既有低温单独作用的结果，也有低温和电机组件潜在因素共同作用的结果。电机组件在低温下的微变形不足以引起摩擦力矩的增大，通过增加电机保护罩和在电机与电机座之间增加厚度为1 mm的软磁合金薄片，能使电机的摩擦力矩降低到0.063 N·m。该改善措施适用于光电吊舱电机组件的设计及类似产品的开发研制。

为了提高空间热控分系统的散热调节能力和热环境适应性，设计了一种微米行程的微膨胀型热开关。介绍了热开关的结构组成和工作原理，通过理论-仿真-试验相结合的方式，计算评估了热开关的断开热阻、闭合热阻和开关比等关键热特性。依据热阻网络串并联关系计算热开关的理论特性，断开热阻为301.71 K/W，闭合热阻为1.06 K/W，开关比约为283.6。基于有限元模型分析热开关断开/闭合过程的瞬态热特性，热端发热功率为18 W时，热开关闭合响应时间为340 s，触发温度为35.5 ℃，闭合热阻约为2.3 K/W。在2次热开关性能测试试验中，闭合热阻和开关比分别为1.08 K/W、279.4和1.67 K/W、180.7，试验数据与理论计算高度一致。同时指出: 装配调试过程的不确定性会造成微膨胀型热开关宏观热特性的小区域波动。本文工作可为后续微膨胀型热开关的结构优化设计、机械加工细化和装调方式改进提供参考。

为了更好地理解高分子材料与金属材料的激光微焊接机理，利用软件ANSYS建立高斯热源模型，对生物高分子材料聚对苯二甲酸乙二酯(PET)与医用金属材料纯钛的激光微焊接温度场进行了动态模拟；利用红外热像仪测定焊接过程瞬态最高温度变化，用超景深数字显微镜测量实际焊接中焊缝宽度，其测量结果与仿真结果基本吻合；最后对温度场仿真结果进行了分析。结果表明，移动热源前方的等温线分布密集且温度梯度大，后方的等温线稀疏且温度梯度小；在垂直于焊缝中心不同位置的节点都存在着快速升温及相对缓慢的降温过程，同时，节点越靠近焊缝中心，温度变化越剧烈，所能达到的最高温度就越大。该结果证明了所建立的移动高斯面热源模型在激光微焊接PET/Ti温度场模拟中的适用性。

为了在激光退火工作面上获得高均匀度光斑, 研究了双复眼透镜阵列光束匀化法中两透镜阵列间相对位置变化对匀化性能的影响。利用光线追迹方法, 模拟了双复眼透镜阵列间6个自由度的相对位置误差与光束匀化效果的依赖关系, 发现第二复眼透镜阵列的滚转角偏差是影响光束匀化质量的最敏感因素。为实现较好的匀化效果, 需要对复眼透镜阵列位置进行精确控制。结果表明, 使用专用镜架对透镜位置进行精确控制后, 光束均匀度达到0.039。该系统成功应用于激光退火装置, 实现了超浅结激光退火。

椭偏仪是薄膜测量的重要工具。从模拟和实验两方面，描述一种新颖的单波长椭偏仪的校准方法。该方法的基本思路是：如果被测样品的相关信息(折射率n,吸收系数k,厚度d)已知，则可以通过测量光强变化的傅里叶系数，采用最小二乘法原理反演出此时椭偏系统的信息（即校准参数，包括起偏器方位角P，检偏器方位角A，波片起始旋转角Cs，波片位相延迟δ，系统入射角θ0）。利用校准得到的系统参数和测量未知样品得到的光强傅里叶系数，求得未知样品的厚度。该方法具有操作简单、节约成本等优点。分别针对2~6个样品尝试了校准，对该校准方法做了模拟分析。将该方法用于实际测量，考证校准后的测量效果，并做了误差分析,最大误差为0.26 nm。

为了防止输电线路激光除冰过程中激光损伤绝缘子等电力设备，采用有限元分析软件ANSYS对激光与普通瓷、氧化铝瓷、氧化锆瓷、堇青石瓷作用后的温度场和应力场进行了数值模拟，得到氧化铝瓷具有较好的抗热应力破坏性能，并进行了Nd∶YAG激光照射绝缘子表面实验，得到绝缘子表面温度与照射时间和损伤类型的关系。结果表明，激光功率密度和照射时间是影响绝缘子破坏的重要因素，瓷绝缘子表面损伤包括热损伤和热应力破坏，破坏类型与表面温度相关。提出了瞄准、控制、激光除冰与其它除冰方式相结合等保护措施。这一结果对输电线路激光除冰工程应用中保障电力设施的安全是有帮助的。

提出一种基于多光谱辐射测温理论及光学层析技术的三维温度场重建方法。建立了基于参考温度的多光谱测温法数学模型,提出了一种基于模拟退火理论的变松弛因子的光学层析技术新算法,通过计算机数值模拟,详细考察了该算法对非对称温度场分布的重建效果并与传统的代数迭代重建算法及滤波反投影算法进行比较。计算结果表明,变弛豫因子重建算法重建精度最高。作为一个应用实例,用多光谱辐射变弛豫因子重建层析方法重建了四峰蜡烛火焰某一截面的温度分布。