自倍频激光器的发展很大程度受到热效应的限制，为了减弱激光器热效应，获得更高光束质量的黄光激光输出，提出了1020 nm激光同带泵浦Yb：YCOB自倍频晶体的黄光激光器。通过理论分析，对比传统976 nm激光二极管泵浦方式，解释了自倍频晶体吸收泵浦光能量所产生的热透镜效应对光学倍频过程中相位匹配条件的影响，阐明了1020 nm同带泵浦方式光束质量提升的原因。并通过实验获得了更高光束质量的570 nm黄光激光输出，光束质量因子Mx2=1.41，My2=1.87。研究结果表明，1020 nm波长泵浦方式下出射光束质量较传统976 nm泵浦方式有明显的提高，且谱宽更窄。该研究对于降低Yb∶YCOB自倍频激光器热效应，获得光束质量较高、谱宽更窄的高功率黄光激光器具有指导作用。

设计了一种可用于中红外波段探测的双层花瓣结构光学天线，利用有限时域差分方法，分析了结构参数、入射光偏振方向对单层天线共振波长及尖端电场强度的影响。在优化单层结构的基础上，计算了双层天线层间距（h）介于0.1~0.8 μm时，不同入射波长下上层天线尖端电场强度与入射光电场强度比值。为研究下层天线对于上层天线电场的增强机理，固定入射光波长，扩大天线层间距h（0.1~3.6 μm），对有无上层天线两种结构，分析相同探测点电场强度比随h的变化。结果表明，h<1 μm时，上层天线尖端电场增强主要来自于双层天线耦合增强，其中h<0.2 μm时，上层天线尖端场强随着距离h的减小而降低，主要因为近场耦合导致上层天线尖端能量转移到层间；h>1 μm时，上层天线尖端电场增强主要来自于下层天线反射光的干涉增强。

本文通过测量30~100 mmol/L低浓度Na2CO3水溶液的红外吸收光谱，计算了CO32-的摩尔吸光系数。利用以硒化锌为基底的红外单次衰减全反射（ATR）附件测量30~100 mmol/L浓度Na2CO3水溶液的红外吸收光谱，将模拟的纯水的衰减全反射光谱作为基线，对Na2CO3水溶液的红外吸收光谱进行基线调整；利用Kramers-Kronig关系计算了Na2CO3溶液的折射率和消光系数，并进一步计算出Na2CO3溶液的有效光程及低浓度Na2CO3水溶液的摩尔吸光系数，计算得到的CO32-的最大摩尔吸光系数为2421.99 L/（mol?cm）。

本文研究了硅片狭缝内水分子蒸发过程中的红外光谱吸收特性。通过改变相对于硅片狭缝的红外光偏振方向(水平: 偏振方向与硅片狭缝方向平行; 垂直: 偏振方向与硅片狭缝方向垂直), 测量了水分子在3 900~3 600 cm-1(伸缩振动)和1 800~1 400 cm-1(弯曲振动)的偏振红外光吸收。结果表明,经硅片间隙蒸发出来的水分子, 在3 900~3 600 cm-1(伸缩振动)和1 800~1 400 cm-1(弯曲振动)区间, 对垂直偏振光吸收较强, 对水平偏振光吸收较弱, 表明毛细效应导致蒸发的水分子偶极矩方向倾向于硅片狭缝的法线方向。

使用有限时域差分法, 模拟计算了天线边缘的凹凸缺陷对硅基底上的条形天线的响应特性及电场分布的影响.计算结果表明: 两种类型的缺陷都将改变缺陷附近的电场方向和电场强度, 凸起缺陷可以使其附近的电场增强, 而凹陷缺陷则相反, 且缺陷越靠近天线末端, 对电场的影响越强.缺陷大小和位置不同, 对电场增强面积的影响不同.凹陷缺陷位于天线末端时, 随着缺陷的增大, 电场强度增强2倍的区域单调减小, 增强4倍的区域面积单调增加.当缺陷为20 nm时, 电场强度增强2倍的区域面积降低约3%, 增强4倍的区域面积增加约4%.与凹陷缺陷不同凸起缺陷没有简单单调性, 缺陷位置不同, 影响也有所区别, 但是控制缺陷在10 nm以内可以显著降低影响.该结果为光学天线加工的精度要求提供了理论依据.

中国海洋环境的污染日趋严重, 其中大部分是由无机氮和磷酸盐导致。 有效快速的监测海洋营养盐, 尤其是硝酸盐, 已成为一个显要的问题。 传统的检测方法主要是利用化学分析法, 更适合实验室测试之用。 红外吸收光谱对海洋营养盐的实时监测具有重要意义, 能够弥补传统方法的不足, 并具有快速、 同步监测多种营养盐等优点。 但海水中的营养盐浓度极低, 使得红外光谱检测极限难以满足要求。 纳米材料能产生表面增强红外吸收（SEIRA）效应, 利用此效应, 使红外光谱检测海洋营养盐技术成为可能, 优点得以发挥。 纳米银（Ag）具有显著的表面等离子体共振效应, 可以帮助实现SEIRA。 金刚石具有过强的抗腐蚀性和其他特殊的性能, 如高硬度和高光透射率, 是理想的红外窗口材料。 具体来说, 利用热分解硝酸银的方法在硅基底(Si substrate)上制备了银/金刚石微粉（Ag/DP）复合材料, 研究了银与金刚石微粉的不同比例对NaNO3(一种主要海洋营养盐)的水溶液红外吸收的影响。 结果表明, Ag/DP复合材料使NO-3的两种反对称伸缩振动νhigh和νlow的红外吸收有较大幅度提高; 银与金刚石微粉比例为2∶1时, 硝酸钠水溶液的红外吸收增强效果最佳。 该实验结果将对海洋营养盐进行实时、 长期、 连续的检测提供重要信息, 为海洋灾害预防、 海洋环境污染治理等海洋领域提供有力的数据支持。

制备了周期为10 μm、 孔径7.8 μm左右的二维金属镍(Ni)光子晶体(正方形晶格), 并通过电镀方法增加Ni膜的厚度至约3 μm, 考察了光子晶体的红外特性及其对水溶液中硝酸根(NO-3)红外吸收特性的影响。 实验结果表明, 当光垂直入射光子晶体时, 在1 450 cm-1附近出现透射峰, 该透射峰正好处于水溶液中NO-3的反对称伸缩振动频率范围(1 300~1 500 cm-1); 经过光子晶体对红外光的调制, 1 300~1 500 cm-1处的红外光透射率与NO-3的反对称伸缩振动的红外吸收强度变化趋势基本一致, 表明光子晶体对红外光强度的调制可以改变水溶液中NO-3的红外吸收强度。

为获得具有优良场发射性能的金刚石锥阵列, 利用偏压热灯丝化学气相沉积系统分别在高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜上进行了无掩膜刻蚀研究, 系统比较了高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜的刻蚀特性, 制备了大面积均匀金刚石锥阵列和高长径比(20∶1)金刚石纳米线阵列, 探讨了金刚石锥的刻蚀形成机理。

利用硒化锌微球表面的银镜反应制备了银/硒化锌（Ag/ZnSe）核壳结构微球, 并利用扫描电镜（SEM）、 X射线衍射（XRD）以及傅里叶变换红外光谱仪对其进行了表征, 研究了Ag/ZnSe核壳结构对硝酸钠水溶液红外吸收光谱特性的影响。 结果表明, Ag/ZnSe核壳结构微球使得硝酸钠反对称伸缩振动模式频率发生了明显的蓝移, 振动强度有了较大程度的提高。