采用高温固相法通过掺杂不同种类的镧系元素以及改变掺杂元素的浓度制备了系列SrB4O7∶Re2+(Re代表Ce, Nd, Gd和Lu)荧光材料, 利用实验室自建的非偏振显微共聚焦荧光/拉曼测量系统重点研究了其荧光光谱特性。 研究发现, SrB4O7∶Re2+和SrB4O7∶Sm2+具有相似的荧光特性, 最强单峰对应5D0-7F0电子跃迁所产生的荧光峰(0-0峰), 峰位为685.41 nm; 在700和730 nm附近还对应有5D0-7F1和5D0-7F2电子跃迁所产生的两条强度较弱的荧光带; 在相同条件下, SrB4O7∶Re2+的0-0峰强度较SrB4O7∶Sm2+的0-0峰强度至少要弱一个量级。 对SrB4O7∶Re2+荧光光谱分析结果显示, 掺杂元素种类和掺杂元素浓度是影响荧光光谱强度的关键因素, 两者直接决定了能参与发光的Re2+离子的总量。

基于白光频域干涉的基本原理，提出了一种可实现高分辨率和大台阶高度测量的方法，利用该方法进行台阶高度测量时，其测量范围取决于所用干涉光源的中心波长和光谱仪的分辨率，可达mm量级。在原理验证性实验中，利用该方法已经实现了最大高度为298.57 μm的台阶高度测量，多次重复测量的标准偏差不超过0.03 μm，最大均方根误差为0.94 μm，实验测量结果与台阶高度真实值具有很好的一致性。

基于传统的迈克耳孙干涉系统，设计了一种测量纳秒脉冲激光加载下非镜面金属膜表面波速度的技术。为得到特征明显的表面波信号，在非镜面钽膜前放置了会聚透镜，并且在参考光路使用了衰减器保证两束参与干涉的光满足光强匹配。从干涉信号强度随时间的变化中，可以观察到明显的表面波特征信号。通过测量不同距离探测点处表面波到达的时间，并进行线性拟合，可以得到常压下钽膜中表面波的传播速度，并以此速度为基础计算了常压下钽膜的横波速度，其结果与已报道的实验结果相当。

光谱分辨率是光谱仪最重要的指标之一, 依据瑞利判据、 基于光外差的基本原理, 提出了一种可实现光谱仪超高分辨率检测的方法, 并对该方法的测量不确定度进行了详细分析。 搭建了实验光路, 对某型号光谱仪的分辨率进行了检测, 实验结果表明该光谱仪的分辨率优于18.9 pm, 测量标准不确定度为2.3 pm; 采用波数表示时, 该光谱仪的分辨率优于0.078 8 cm-1, 测量标准不确定度为0.009 6 cm-1。

利用显微共聚焦拉曼光谱技术研究了LiTaO3晶体在298～948 K温度范围内的拉曼光谱， 通过对其高波数拉曼峰的分析， 研究了LiTaO3的相变机制。 研究发现， 除466.7 cm-1峰外， LiTaO3的其余拉曼峰随着温度的升高向低波数方向明显频移； 所有拉曼峰的半高宽随着温度的升高逐渐增加， 同时拉曼峰的强度逐渐减弱； 在933 K附近， LiTaO3的三个拉曼峰的消失， 表明LiTaO3发生了从低温铁电相到高温顺电相的相变； 与此同时， 在该温度附近， 359.5， 385.0以及466.7 cm-1峰的半高宽存在超线性增加。 研究结果表明， LiTaO3从低温铁电相到高温顺电相的相变是一种混合型相变， 其相变过程可逆。

为了解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等不足，采用全光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光，设计了一套全光纤自混合干涉测量系统；建立了反射面为镜面时自聚焦透镜收集效率的理论模型，在理论上论证了全光纤自混合干涉测量系统的可行性；最后搭建了全光纤自混合干涉测量系统，并以铝膜作为反射面，进行了微振动实验研究。结果表明，该系统能获得较好的实验信号，可以解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等问题。

为了证明光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性，建立了自聚焦透镜收集效率的理论模型，重点研究了光纤自聚焦透镜的收集效率随其半径和工作距离的变化关系；从理论上证明了采用光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光进行自混合散斑干涉的可行性；最后搭建了实验装置，并进行了实验研究。结果表明，该装置可以获得较好的自混合散斑干涉信号；可以解决自由空间自混合散斑干涉测速系统工具距离短、易受环境干扰等问题。

为了解决条纹计数法和相位分析法处理自混合干涉信号的不足,提出了一种基于时频分析的自混合干涉信号处理方法。 采用时频分析技术获得自混合信号频率随时间的变化,利用激光与外部物体相互作用后的多普勒频移与信号频率相等的关系,非常方便地获得了外部运动物体的速度历史信息。结果表明,该方法处理自混合信号简单有效,且有较高的处理精度。