近年来, 随着微机电系统、显微医疗和组织工程等领域技术水平的快速发展, 微操作技术引起了科研界和产业界的广泛关注, 其对于未来的微纳技术的小型化、功能化和集成设备的制造有着至关重要的作用。利用飞秒激光双光子聚合技术加工的微结构, 其尺寸处于微观尺度, 质地较脆、黏着力大、尺度效应显著, 且微结构所受到的表面力逐渐取代重力起主导作用, 以上因素进一步增加了微操作的难度。因此, 一种基于毛细作用的玻璃毛细管吞吐微结构的微操作装置被提出, 利用毛细力将微结构拾取和移动, 再将不同的微结构装配在一起。该方法不仅能将微型原件进行组装, 而且能将不同材料、不同特性的微型器件组装在一起, 形成复杂的混合微结构。

通过将水溶性石墨烯掺入至光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和季戊四醇三丙烯酸酯混合而成的光刻胶中, 利用飞秒激光双光子聚合技术制作一系列平面图案及三维立体结构。利用亲水角测试表征混合物的浸润性, 激光透过深度测试表征混合物的穿透性。实验结果证明, 掺杂有水溶性石墨烯的混合液与玻璃仍具有较强结合力和一定激光穿透性。最后利用拉曼成像与扫描电子显微镜表征平面图案及三维结构。证实使用去离子水作为分散液可以将水溶性石墨烯掺杂进微结构中, 并且掺杂有水溶性石墨烯的微结构在机械性能上比纯光刻胶微结构, 结构更稳定且形貌更统一。

利用长周期光纤光栅具有较高的温度、折射率灵敏度, 以及光纤布喇格光栅具有较高反射效率的特点, 设计了一种基于光纤布啦格光栅滤波的级联长周期光纤光栅温度和折射率传感装置.利用光纤布喇格光栅的高反射率, 将级联长周期光纤光栅干涉波峰的局部功率反射到功率计中, 实现了温度和折射率的测量.基于信号叠加原理, 对光纤布喇格光栅滤波的级联长周期光纤光栅温度和折射率传感方法的可行性进行了分析.将实际测得的功率计示数与温度以及折射率的变化进行二项式拟合, 其确定系数分别为0.9990和0.9959, 表明该传感方法可用于温度和折射率的精确测量.最后对该装置的稳定性做了一系列的测试, 验证了该传感系统具有较高的稳定性.

通过将罗丹明6G 掺入用光引发剂2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮和季戊四醇三丙烯酸酯混合而成的光刻胶中，基于飞秒激光双光子微加工技术制备出高为39 μm，底面边长为20 μm，周期为60 μm的3×3正六棱锥微阵列。用波长为532 nm 的半导体抽运激光照射样品，发现掺有罗丹明6G 的微阵列样品与纯光刻胶制备的微阵列样品相比，在550 nm波长处多出一个明显的发射峰。与罗丹明6G的吸收光谱相比，可知该发射峰为微结构中掺入罗丹明6G 而产生的发射峰。测试了该样品的衍射图案，由衍射光斑间距推算出来的周期与实际值相差2.3%。

利用波长为800 nm, 脉宽130 fs的飞秒激光在镀铝膜的玻璃基片上刻蚀出波带环图案, 然后用溶致相分离法将其制备成聚合物分散液晶菲涅尔波带片.用波长为632 nm的He-Ne激光对聚合物分散液晶菲涅尔波带片进行测试, 结果表明:随着电压的增加该样品具有良好的光电可控性, 可以实现对焦点光强的调控.在沿光轴方向上, 测试到的主焦点位置与理论计算值相差小于5%, 且聚合物分散液晶菲涅尔波带片在160 V电压时衍射效率为10.4%, 接近理论衍射效率12.1%, 表明了该设计的可行性.

采用掩模法制作周期为400 μm的长周期光纤光栅, 在其一端6 cm处镀制Ag反射膜, 制成LPFG-Michelson干涉仪.以NaClO3溶液为例, 逐次添加等量溶质, 研究基于LPFG-Michelson干涉仪快速标定特定温度下溶液饱和点的实验装置及方法.基于相位差原理, 求解纤芯、包层模本征方程, 分析了LPFG-Michelson干涉仪谱线移动随外界环境的变化规律, 参照理论计算曲线, 分析实验测得的损耗谷波长移动量随添加的NaClO3粉末质量的变化曲线, 最小二乘法拟合后, 再计算未饱和及饱和时的拟合曲线的交点, 得出NaClO3水溶液在32℃下的饱和点, 与已知文献测定值相差仅1.5%.

基于尾纤端面镀金属反膜的单根长周期光纤光栅，提出了一种包层部分腐蚀的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪结构，提高了长周期光纤光栅(LPFG)的灵敏度。应用干涉原理，得出了长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪干涉波峰随外界环境折射率的变化关系。并从实验上对腐蚀前的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪和带腐蚀结构的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪的折射率传感灵敏度进行对比。结果表明，包层部分腐蚀的长周期光纤光栅迈克耳孙干涉仪反射谱中的干涉峰值对折射率传感的灵敏度得到了显著的提高，对于折射率为1.333 和1.352 的液体，干涉峰值的移动量从0.9 nm 增加到3.4 nm。

采用聚合物相分离法制备聚合物分散液晶(PDLC)薄膜，通过改变散射角，对散射光强随电压的变化进行了测试。实验结果表明，在角度小于26°时，外加电压为10 V处出现一个散射强度极小值；当角度超过26°时，外加电压为10 V处散射光强最大。在不同的散射角下，散射光强随外加电场的变化趋势有明显差异。散射角在0°~5°角范围内蓝光的光强随外加电压的增加一直增大；在6°~25°范围内，散射光强随外加电压的增大先增大后减小，并且最大波峰时的电压随着角度的增加而减小;当散射角大于26°时，蓝光的光强随着电压的增大而减小。采用单散射理论对实验现象进行了分析和讨论。

基于Kurtz粉末倍频测试原理,在固定的基频光波入射方向下,通过改变探头相对于样品的纵向距离,对粉末倍频(SHG)纵向位置效应进行了研究。实验结果及数据拟合表明,在一定的粉末粒径和粉末堆积厚度下,碘酸钾晶体粉末和尿素晶体粉末的相对倍频光I2ω均随探测距离S成指数衰减,碘酸钾粉末与尿素粉末的二次谐波信号的相对大小不随探测距离变化,且在5.8%的标准误差范围内,测得碘酸钾粉末倍频效应是尿素粉末倍频效应的6.8倍。

针对粉末倍频测试过程中的信号溢出, 根据Kurtz理论和聚合物分散型液晶薄膜(polymer dispersed liquid crystal, 简称PDLC)的透光率对所加电场电压的响应原理, 提出PDLC调制入射基频光强, 进而控制测试信号的溢出。利用这一方法分别对碘酸钾、钒酸铯和钒酸铷等几种粉末样品的非线性倍频效应进行了测试分析。计算分析结果为: 碘酸钾能够实现相位匹配, 钒酸铯和钒酸铷不能实现相位匹配; 钒酸铯、钒酸铷的倍频效应分别约为氘化磷酸二氢钾(DKDP)的8.13倍和1.78倍。结果表明, 使用PDLC调制法所得的测试结果准确且操作简便。更重要的是, 此方法应用于定量测试倍频系数中, 可以有效提高测试精确度, 并且可应用于其他晶体非线性特性的测试研究。