在恐怖袭击中，爆炸袭击为最常见的恐怖袭击方式，爆恐袭击已经严重威胁公众的日常生活，因此对爆炸物的检测越来越受到关注。通过激光诱导击穿光谱技术在空气和低气压条件下分别对RDX和TNT两种有机爆炸物进行检测，检测到原子谱线和分子谱线两种特征谱线，发现CN (421.3 nm)和C₂ （516.2 nm）是有机爆炸物最有研究价值的两条谱线。研究结果表明：谱线强度与样品分子式比以及分子结构有关，分子谱线比原子谱线更具有研究价值。与空气条件相比，低气压环境下RDX的相对标准偏差由5.1 %降低到1.8 %，TNT的相对标准偏差由15.7 %降低到2.7 %，低压环境可以有效提高LIBS检测有机物光谱的分析精密度，增加光谱分析准确性，为LIBS对有机爆炸物的检测和分析精密度提高提供了帮助。

设计了扭曲向列相液晶太赫兹相位调制器, 利用琼斯矩阵模拟分析了不同扭曲角30°、45°、90°对相位调制特性的影响。得出扭曲角越小其相位延迟量越高, 并且对光的利用率越高。进一步分析电压效应, 结果表明同一频率下加大电压可使透过率增大, 相位延迟量减小。当扭曲角为30°, 选择液晶材料为LC1825, 液晶盒厚度为250 μm设计了透射型相位调制器, 在1.2 THz频率处获得126°的相位延迟。为提高相位调制量设计了结构参数与透射型相同的反射型太赫兹相位调制器, 在1.2 THz下得到相位延迟量为270°, 因反射型结构较透射型增加了一倍的有效光程, 相位调制量大幅提高。

对基于变形镜(DM)生成的Airy光束进行了光束特性研究。采用Zernike多项式对立方相位进行分解,建立了由多个Zernike多项式线性组合的相位调谐模型,并对组合中的每一个Zernike多项式引入一个系数。模拟分析了不同Zernike多项式系数对Airy光束结构和光束质量的影响。利用69单元变形镜进行了Airy光束生成实验,测试分析了不同系数组合下的Airy光束强度分布,通过控制Zernike多项式系数实现了Airy光束特性的控制。

设计制作了SU-8光栅结构的染料掺杂手性向列相液晶激光器件, 在器件正面和侧面均实现了随机激光辐射。将激光染料PM597、手性剂S-811、向列性液晶TEB30A按一定比例均匀混合, 注入反平行摩擦处理的液晶盒中, 器件的下基板通过光掩模法刻蚀出周期为15 μm的光栅。利用532 nm的Nd∶YAG固体脉冲激光器作为泵浦源, 器件的侧面既在580~590 nm范围内出现了多个离散分立的随机激光辐射峰, FWHM约0.19 nm, 又在579~585 nm范围内出现独立的两个激光辐射峰, FWHM约0.19 nm; 在器件正面获得了584~590 nm范围的随机激光辐射谱, FWHM约0.17 nm。加热器件至61 ℃, 液晶相变为各向同性态, 器件侧面仍出现了波长约590.60 nm、FWHM约0.24 nm的激光辐射峰。分析得出, 液晶盒中引入SU-8光栅结构后, 光子同时在液晶分子间多重散射和SU-8光栅中布拉格反射获得反馈放大, 两种机制相辅相成。器件侧面出现的独立激光辐射峰主要由SU-8光栅布拉格反射提供反馈放大形成, 而器件侧面和正面的随机激光辐射峰主要由液晶分子间多重散射提供反馈放大形成。

为了对沈阳市某工业区附近大气中重金属等离子体光谱特性进行研究，采用双脉冲激光诱导击穿光谱技术(Double pulse laser induced breakdown spectroscopy, DP-LIBS)对样品中主要重金属等离子体光谱进行测量分析。通过比较单脉冲(SP)和双脉冲(DP)激发的样品等离子体光谱，发现采用DP-LIBS技术可以很好地增强等离子体光谱的强度。研究DP-LIBS光谱强度随两个脉冲激光的间隔时间变化，在脉冲间隔为15 ?滋s时样品中重金属等离子体光谱得到了最大的增强。同时DP-LIBS技术也会提高样品等离子体光谱的稳定性，谱线的相对标准偏差由6%降低为3%左右。最后对样品等离子体的电子温度及电子密度随双脉冲间隔时间的变化情况进行了研究。

为了获得高光束质量的脉冲固体激光输出,研究了高斯非稳腔固体激光器的模式分布。运用边界有限元法将谐振腔内光场衍射积分方程转化成矩阵方程组, 模拟分析了平凸高斯非稳腔内光阑位置、孔径大小以及高斯镜参数对输出光束模式的影响。基于理论模拟结果对激光器结构参数进行了优化, 分别测量了腔内不同光阑位置和孔径下的激光器输出光束振幅及模式分布情况。在光阑半径为1 mm、光阑距高斯镜为150 mm、泵浦电压为900 V的实验条件下, 光束质量M2x=19、M2y=23, 激光最大输出能量为280 mJ的高光束质量激光输出。实验结果表明, 在腔内加入选模光阑以及优化高斯镜参数可以进一步改善腔内模式分布, 获得高光束质量激光输出, 这与理论模拟结果基本相符。

研制了二极管(LD)侧面泵浦Nd∶YVO4高重复频率355 nm紫外激光器, 针对Nd∶YVO4激光晶体的增益高、泵浦带宽宽的优点, 激光器采用LD均匀三角侧面泵浦结构, 利用声光调Q方式, 选用Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配的LBO非线性晶体, 设计了腔内三倍频V型谐振腔结构, 获得了高重频、高增益的355 nm紫外激光输出。在泵浦LD电流为30 A、重复频率为20 kHz时, 355 nm激光输出最大平均功率达到了8.5 W, 激光脉冲宽度为37 ns, 1 064 nm基频光到355 nm紫外激光的光-光转换效率为25.8%, 紫外激光泵浦阈值约为16 A。

设计制作了梳状电极染料掺杂胆甾相液晶激光器件, 研究了外加电压下的激光辐射谱。器件的下基板ITO电极刻蚀成梳状条形电极, 电极宽度约2 mm, 相邻电极间距分别约为1, 3, 5 mm。上基板无ITO电极。上下基板取向膜平行摩擦取向处理, 使胆甾相液晶平面态排列。以532 nm的Nd∶YAG 激光器作为泵浦光源, 测量器件激光辐射谱。改变外加电压0～100 V, 3个区域均出现了多模输出。在1 mm电极间距区域, 可获得633.65～621.52 nm(12 nm)和683.15～664.35 nm(18 nm)的可调谐波长范围; 在电极间距3, 5 mm区域, 辐射激光波长变化微小。在外加电压作用下, 液晶分子均匀的螺旋周期排列受到扰动, 液晶分子层螺旋轴倾斜, 各个液晶畴的螺旋轴取向不一致, 使有效螺距值缩短并有所浮动, 引起出射激光波长蓝移和多模输出。利用光子态密度理论数值模拟了激光辐射谱。当有效螺距为倾斜角的函数时, 随着倾斜角增大出射激光波长蓝移。