随着功能性微结构的制造品质要求不断推向新的极端,超快激光微纳制造迎来了新的挑战,如更高的加工效率、跨尺度加工、选择性加工及可控性加工等。因传统超快激光高斯光束的空间和时间能量分布在加工中的局限性,以单点聚焦扫描为主的加工方法难以满足新的制造精度、效率和跨尺度加工要求。基于此,研究者将目光聚焦到超快激光光束整形的制造方法上。本文从传统超快激光光束的特点及其加工局限性角度出发,分空域光束整形、时域光束整形和时空域协同光束整形,介绍了超快激光光束整形技术的基本原理和主要实现途径;阐述了这些技术在功能性微结构制造方面的典型应用和研究进展;最后,总结和讨论了超快激光光束整形技术应用于功能性微结构制造中存在的问题和发展前景。

提出了一种基于高斯映射的K均值方法，先对目标点进行k近邻搜索，再对由目标点及其近邻点组成的三角形集合的单位法向量进行高斯映射。选用轮廓系数作为聚类有效性指标，确定出最佳聚类数，根据不同曲面聚类分布的规律，得到三维激光点云模型的特征线。对比实验结果表明，所提方法评价指标简单易用且噪声少，可以完整高效地提取出规则点云以及不规则点云的特征线。

激光扫描技术是以激光扫描仪为核心发展迅速的一种新型空间数据获取手段。利用低成本的二维激光扫描仪实现针对目标物体的三维重建，为此对基于二维激光扫描技术的三维重建过程中所涉及的相关技术进行了研究分析，为后续开展三维重建的实验研究奠定理论基础。同时在构建基于二维激光扫描仪（LMS291）的三维重建实验系统的基础上，研究分析了LMS291在平动和转动两种不同工作模式下的工作特点并通过Matlab编写程序进行数据处理，利用Matlab和Fledermaus软件生成三维重建效果图，得出并分析了重建结果。通过以上内容验证了构建的模型和所用方法的可行性及工作系统的可靠性，对进一步展开相关研究具有一定意义。

基于激光陀螺抖动机构谐振频率随温度等环境因素的变化会导致抖动偏频不稳定的现象, 研究了基于锁相环的激光陀螺抖动机构谐振频率跟踪技术。在对抖动机构和锁相环传递函数分析的基础上, 应用自动控制理论, 给出了锁相环频率跟踪精度、同步范围等性能指标与抖动控制参数的一般关系。结果表明, 增大锁相环开环增益能减小频率跟踪稳态误差, 同时将导致锁相环同步范围减小。采用低开环增益启动陀螺、再采用高开环增益跟踪抖动机构谐振频率, 能保证100 ms内自动跟踪陀螺谐振频率, 在-40 ℃ 到 70 ℃温度范围内抖动机构谐振频率跟踪精度优于0.015 Hz。

基于切线簇的概念, 从几何光学的角度分析了自加速艾里光束的形成过程, 以及艾里光束入射面相位分布与其自加速轨迹的关系, 并给出了根据自加速轨迹分布函数推算艾里光束入射面相位分布的迭代算法, 讨论了艾里光束自修复特性的形成原理。利用液晶空间光调制器调制准直激光束实验生成了二维艾里光束, 并对其无衍射、自加速、自修复等特性进行了验证。此外还通过对一维艾里光束的调控实验生成了自聚焦光束和类贝塞尔光束等新型的光束。

Matlab辅助激光光学分析与应用（最终完整版20140512），最全版的，适合学习光学，尤其是设计激光器的人

基于ZEMAX多模高斯拟合，提出了一种基于Zemax 的多模高斯光束拟和方法，与理论的多模高斯光束进行了比较，并仿真分析了其传输情况。结果 表明，该方法拟和的多模高斯光束在远场情况下与理论符合较好，可以用于多种情况下光束传输仿真中的光束建模。

以随机相位屏构造光束波前畸变模型，运用不同阶数的Zernike多项式对其进行拟合。通过对比分析原始波前及拟合波前的功率谱密度，明确了波面拟合过程中Zernike 多项式对波前中高频成分拟合存在的不足，进而提出了基于Zernike多项式的分块拟合方式加以改进。研究结果表明：在常规的拟合方式下，随着拟合阶数的增加，能准确反映的波前相位空间频率逐渐向高频范围扩展，但其扩展幅度并不大；此外，即使采用较高的拟合阶数，Zernike多项式也难以准确反映波前空间频率中的高频成分；而采用分块拟合方式后，Zernike多项式的拟合效果明显提升，并能有效反映畸变波前空间频率中的高频成分；在提高波面拟合精度上，增加分块数的效果明显优于增加Zernike多项式拟合阶数；对于分块拟合方式，当分块数一定时，增大子区域拟合所使用的Zernike阶数的拟合效果明显优于增大整体拟合所使用的Zernike阶数。

本书对激光光学的研究方法和理论进行了系统深入的讨论.可供相关领域的研究人员做为参考.

设计并搭建了一种基于复合型液晶空间光调制器(LC-SLM)的自适应光学原理校正系统，其中一个空间光调制器用于波前模拟，另一个用于波前校正。利用Zygo干涉仪对畸变波前进行了检测，通过程序计算获得了畸变波前的共轭波前，产生了相应的灰度图，将其加载到LC-SLM以进行畸变波前补偿，实现了静态波前校正。计算得到的斯特列尔比由校正前的0.3795增大到0.8268，环围灰度平均值由校正前的382.75增大到1164.5，光斑亮度聚集情况明显改善。相比纯相位空间光调制器，复合型空间光调制器节约了成本，适合实验室批量使用。