聚四氟乙烯由于具备低介电常数、对0.7~2.5 THz的光传输损耗低等特性，在光子晶体基底材料领域具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值。采用飞秒激光器对聚四氟乙烯薄板进行制备二维光子晶体的工艺研究，其中激光器脉宽为388 fs，重复频率为100 kHz。通过对激光烧蚀试验结果拟合，得到聚四氟乙烯薄板在1040 nm波长下的单脉冲损伤阈值为840 mJ/cm²。此外，分析了不同激光参数对二维光子晶体制备工艺结果的影响，发现激光在多脉冲叩击法路径下获得的单层微孔加工质量最好。进一步研究了激光加工功率、扫描速度和扫描次数对圆柱形周期性结构的影响规律，结果表明，在激光加工功率为9 W、扫描速度为100 mm/s、扫描次数为9时能获得结构均匀的微孔阵列。本试验对采用超快激光加工制备聚四氟乙烯二维光子晶体有一定的参考价值。

传统的激光打孔方式效率低、速度慢，而应用激光高速转镜制备医用钛合金微孔模板可以在百秒内制备上万个微孔结构。为此，对高速转镜制备医用钛合金微孔模板进行了研究，探究了激光参数、转镜扫描速度对打孔孔径、深度、锥度、孔形貌的影响，当高重复频率激光功率达到500 W时，钻孔孔直径可达100 μm，深度为156 μm，锥度趋于0。高转镜扫描速度最大可达1000 m/s，加工前确定孔距、行距等相关参数，加工效率可达万孔每秒。另外，为增大加工孔径，提出一种优化加工工艺技术，对常规转镜旋转扫描时需要进行校正的转镜扫描位置偏差进行利用。此方法可使最终孔直径达到150 μm，对生物涂层材料及药物沉积钛合金微孔模板更有益处。

从理论和实验上研究涡旋光束通过具有费马螺线分布微孔结构的衍射板后拓扑荷数的变化情况,以及光束强度分布的衍射和聚焦特性。利用一个正透镜对衍射光束进行聚焦,观察和研究聚焦光束在焦平面后一定范围内的光强分布变化情况。衍射光束的最内环光强分布在束腰前后约有五个变化阶段。这一变化趋势适用于涡旋光束通过微孔沿不同费马螺线分布的衍射板的情况,无论是螺线旋转方向的改变,还是螺线结构数目的改变。通过衍射光束与球面波的干涉来验证拓扑荷数的变化规律。结果表明,这种衍射可以产生新的拓扑荷数,其变化与入射涡旋光束的相位波前和螺旋微孔阵列的相对旋向有关。

通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上生长了MgZnO薄膜, 结合光刻和聚苯乙烯(PS)小球模板技术, 制备了基于Ag微孔阵列电极结构的MgZnO紫外探测器。与基于常规金属薄膜电极的器件相比, 基于微孔阵列叉指电极的MgZnO基紫外探测器的光电流提高近6倍, 同时其暗电流和响应时间基本保持不变。通过紫外-可见透射光谱和电学性质等表征, 讨论了Ag微孔阵列结构电极对MgZnO薄膜紫外光电探测性能的影响机制。本研究为制备高性能紫外探测器提供了一条可行的途径。

润湿性与固体材料表面的微观几何结构和表面化学组成密切相关, 是固体材料表面的一个重要特性体现。文章用实验和仿真的方式研究了双面超亲水和双面超疏水表面的润湿特性。首先采用纳秒激光钻孔技术在厚度为35μm的铝箔上加工微孔阵列, 得到了双面超亲水铝膜表面; 然后将铝膜在十七氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)浸泡20h, 铝膜从双面超亲水表面改性为双面超疏水表面; 研究了改性前后铝膜的液滴渗透情况。用COMSOL Multiphysics中的两相流分析模块研究了基于双面超亲水和双面超疏水状态下的微孔通道内的水渗透过程, 仿真结果和实验结果基本一致, 对实验起指导作用。

针对表面微孔阵列的构筑方法与微孔阵列参数对绝缘子真空沿面闪络性能的影响, 设计了 2种阵列结构, 利用激光旋转微加工的方法在圆柱形有机玻璃绝缘子侧面进行了 2种阵列的构筑, 同时控制激光作用参数分别获得直径为 300 μm与 200 μm的 2种表面微孔, 最终得到 4种微孔阵列结构。扫描电镜 (SEM)与三维轮廓仪分析表明, 通过激光旋转微加工的方法, 实现了直径分别为 300 μm与 200 μm, 深度为 50 μm左右的微孔点阵构筑。沿面闪络测试表明, 表面微孔构筑能够有效地提升沿面闪络电压 (实验中闪络电压提升 50%以上), 微孔直径越小提升效果越好; 在同种微孔直径下, 点阵结构对闪络电压无明显影响。

针对微孔阵列对铜表面二次电子发射系数(SEY)的抑制效应进行实验研究以提高电真空器件性能。首先利用Casino软件模拟了入射能量分别为0.5 keV和3 keV的电子束垂直入射到方形微孔阵列表面的SEY, 分析了方孔阵列的深宽比和孔隙率对本征二次电子发射系数(ISEY)、背散射二次电子发射系数(BSEY)及总二次电子发射系数(TSEY)的影响。然后采用半导体光刻工艺在铜箔表面制备具有不同形貌参数的圆孔阵列, 采用激光扫描显微镜进行形貌分析和几何结构参数提取, 采用二次电子测试平台进行TSEY测试。仿真结果表明：微孔阵列的深宽比、孔隙率越大, 其SEY抑制特性越明显；随着微孔阵列深宽比逐渐增大, SEY逐渐趋于饱和；入射电子束能量较低时, 微孔阵列对SEY抑制效应比入射能量较高时更为明显。实验结果表明：微孔阵列能有效抑制铜表面SEY, 实测结果与仿真结果规律一致, 为微孔阵列结构用于铜表面SEY抑制提供了依据。

微通道板(Microchannel Plate，MCP)是像增强器中实现电子倍增的关键器件。以硅为基体制备的微通道板相对于传统的微通道板在性能方面有很大的提高。在对硅进行反应离子深刻蚀(DRIE)前，需要对充当掩蔽层的金属铝膜进行湿法腐蚀。对于掩模图形为孔径10 μm、孔间距5 μm的大面阵的微孔阵列，在腐蚀过程中，微孔孔径较小导致溶液对流困难且反应生成物H2极易吸附在反应界面上，影响反应物质的输送和化学反应的进行。如果腐蚀参数不合适，阵列式微孔图形会出现随机腐蚀、不完全腐蚀、过腐蚀等现象。通过加入表面活性剂，减小溶液中表面应力，可以促使反应物H2排出。同时通过逐一控制变量，研究了腐蚀液浓度、腐蚀液温度和腐蚀时间对腐蚀结果的影响。结果表明，腐蚀速率与腐蚀液浓度、腐蚀液温度成正比。通过参数优化，得到了最佳的腐蚀参数。此时图形完整，尺寸准确，解决了微孔阵列的图形化问题。

在基于夏克-哈特曼波前传感器的深紫外物镜系统波像差检测中，均匀高亮度的照明光束是实现纳米精度波像差检测的关键。采用时域有限差分法和部分相干性理论对随机排列微孔阵列衍射波前的强度对比度进行了优化。与周期排列微孔阵列相比，采用随机排列微孔阵列，可获得更加光滑的衍射波前强度分布；对单个微孔衍射波前的分析表明，微孔直径越大衍射波前强度对比度越大；衍射波前强度对比度在双孔间为74 nm 时达到最大值。分析计算得出，为获得满足纳米精度波像差检测强度对比度要求的波前，随机排列微孔阵列中宜采用直径170 nm 的微孔，且微孔间距大于等于306 nm，此时，微孔阵列中微孔个数为428，衍射波前强度对比度为11.70。

实现了一种采用聚苯乙烯纳米球自组装技术和微机械制造技术加工的场发射阴极用亚微米栅极微孔阵列。设计了一套完整的工艺实验方案，首先采用微球自组装技术获得了亚微米级金属网孔掩膜，然后通过反应离子刻蚀技术获得了亚微米栅极孔阵列，从而实现了集成度高、分布均匀的周期性亚微米孔洞阵列的制备，微孔集成度达到108cm-2。实验研究了氧气刻蚀聚苯乙烯微球的规律。采用金属掩膜，四氟化碳干法刻蚀二氧化硅，获得了深度为500 nm的微孔。实验结果证明该工艺方案是一种获得大面积、均匀分布、集成度高的场发射冷阴极栅孔阵列的有效方法。