相对于常见的多波长激光器，正交偏振多波长激光器可输出相邻波长偏振正交的多波长激光，可有效消除密集波分复用（DWDM）系统中相邻波长信道的干扰，在光纤传感、光纤通信和光谱检测领域中具有广泛应用。基于保偏光纤（PMF）中的受激布里渊散射（SBS）的轴向偏振牵引效应，设计并实现了具有单倍和2倍布里渊频移（BFS）间隔的偏振正交分插复用多波长布里渊随机光纤激光器（OPI-MWBRFL）。首先，采用3 km长PMF布里渊随机激光腔，实现了7个波长的单BFS间隔正交多波长激光输出，相邻波长偏振消光比不低于33 dB。其次，通过级联21 km长距离单模光纤（SMF）布里渊随机激光腔和3 km长PMF随机腔，实现了具有2倍BFS间隔的正交多波长（4个波长）激光输出，相邻波长偏振消光比可达34 dB。所实现的偏振正交方案由PMF中的SBS轴向偏振牵引的物理机理决定，因此不仅可以实现优良的波长间偏振正交，而且对系统的偏振准直要求低，具有良好的工作稳定性。系统监测实验验证了OPI-MWBRFL系统的良好稳定性。

布里渊随机光纤激光器（BRFL）是基于受激布里渊散射（SBS）效应和随机分布式反馈谐振腔组成的新型激光器。笔者基于保偏光纤（PMF）中SBS的非线性轴向偏振牵引效应，提出并实现了一种可实现正交偏振嵌位的受激布里渊随机光纤激光器（PMF-BRFL）。首先对PMF-BRFL系统的偏振工作分区进行了理论分析，接着讨论了系统偏振嵌位的动态范围与系统参数之间的关系，最后采用3 km长PMF实现了PMF-BRFL系统。该系统可以实现偏振态稳定正交嵌位的窄带激光输出，实验结果与理论分析结果一致。

相比常规的显微成像技术,Mueller矩阵偏振显微成像技术能提供更多介质微观结构的特征信息。因此,设计了一组基于双波片旋转的显微成像系统,通过选取特殊的不相关入射偏振态,实现了快速Mueller矩阵计算成像。用该系统对浸泡在不同质量分数葡萄糖溶液的洋葱内表皮细胞和不同活性状态的人喉癌细胞进行了成像研究。实验结果表明,该系统的测量误差小于4.35%。相比表征样本表面结构特征的传统强度成像,偏振成像可以更有效地检测出样本的变化情况,为生物医学领域提供了一种新的研究方法。

为提升RGBW液晶显示模组的显示质量, 通过对RGBW液晶显示模组进行数据测试和理论分析验证, 得到提升RGBW 液晶显示质量的方案。通过FPGA信号转换算法同时搭配RGBW玻璃, 产出透过率 增加50%的车载液晶显示模组。由于彩膜(CF)进行了重新设计修改, 模组发生交叉串扰、色偏以及横纹闪烁等不良, 通过测试不同极性反转驱动对应的波形, 以及CF排列组合, 得出产生问题的原因 。结果表明, RGBW液晶显示中的像素极性排列需要与CF匹配, 否则将发生交叉串扰、色偏以及横纹不良。液晶像素设计中同行同色像素的极性需要正负平衡, 否则将使模组显示质量下降。

研究了飞秒激光诱导的钛合金表面微纳结构随激光能量密度和脉冲个数的变化规律，并给出了微纳结构的扫描电子显微镜图。研究结果表明，钛合金表面微纳结构的演化主要经过4个阶段，依次为无激光诱导周期表面结构阶段、经典条纹结构阶段、经典与非经典条纹结构并存阶段和微驼峰结构阶段。进一步的研究表明，非经典条纹的周期随着激光能量密度或脉冲个数的增加而增加。

根据光学玻璃元件超精密抛光加工技术的需求，研究了磁性复合流体(MCF)抛光液成分配比及制备，并在此基础上结合不同抛光工艺参数实验分析BK7光学玻璃的抛光质量。研究不同成分配比下的磁性复合抛光头的物理表现，在MCF各成分质量分数为铁粉55%、水30%、氧化铈12%以及α-纤维素3%时，获得形状及稳定性最佳的MCF抛光头；采用该比例配制的MCF在自行研制的MCF抛光设备上对BK7玻璃进行定点抛光，对MCF抛光头正压力及BK7玻璃抛光后的表面粗糙度进行研究。通过实验数据分析发现抛光正压力随主轴转速的增大而增大，随磁铁偏心距的增大而减小，经过50 min定点抛光，表面粗糙度从10.2 nm降低到6.7 nm。上述结果表明所制备MCF满足光学玻璃超精密抛光加工的需求。

高峰值功率、高稳定性以及优越光束质量的激光光源是材料加工与处理的理想选择。利用重复频率为120 kHz 、脉宽为220 ps、平均功率为26 μW 的种子光源，经过光纤和固体组成的混合放大系统，最终得到平均功率为39.2 W 的激光输出，峰值功率达到1.5 MW。预放大器由两级光纤放大器组成，功率放大器为四级端面抽运的Nd:YVO4固体放大器，通过控制晶体掺杂浓度、晶体温度以及抽运光束直径，并且调节各个放大级中的填充因子，最终得到输出光束的光束质量因子为M2=1.3。

对基于偏振态调制器的三级米勒矩阵测量方案进行了理论推导和证明，并对其进行了实验验证。通过建立三级系统方程，利用最小二乘的数值算法回归出多个待测器件的米勒矩阵。这种基于系统估值的方案不同于以往文献中提到的使用在线偏振测量仪测量输入/输出偏振态求解单个米勒矩阵的方法。三级串联光学子系统或光器件的米勒矩阵及其物理偏振参量可在一次测量中同时求得。实验测得的三个光学器件延迟量的标准差分别为0.0012、0.0018和0.0040。还针对测量系统的不确定性进行了仿真模拟，并着重讨论了串联系统中存在的误差累积效应，与实验数据进行了比较。

提出了基于最小二乘优化系统的估值方法测量求解光器件物理偏振参量。对于输入偏振态可测或非可测的系统，在建立相应的估值解析方程和适当的测量条件基础上，此测量方案均是简单易行的。对以旋转波片为偏振发生器的测量系统的估值误差进行了仿真和分析。仿真表明，选取较多的测量次数，且旋转波片延迟为3π/4附近时，可得到较小的估值误差。基于系统估值算法，针对输入偏振态可直接测量的情况建立了实验系统并进行估值。实验表明，估值得到的物理偏振参量的标准差在0.0011～0.0103内。