目前,市场上90%～98%的天然无色钻石通常为Ia型(包括IaA、IaAB、IaB型),无色合成钻石主要为II型(包括IIa型、IIb型)。通过紫外荧光灯、宝石显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)吸收光谱结合显微共焦激光拉曼光谱对天然钻石、高温高压(HTHP)法合成钻石和化学气相沉淀(CVD)法合成钻石进行光谱学特征研究, 并对拉曼光谱1335 cm-1谱峰进行洛伦兹拟合, 得到半高全宽值, 对半高全宽值进行单因素方差分析。结果表明: 天然钻石长波荧光强于短波, 合成钻石的短波荧光强于长波; 天然钻石内部可见云状物、浅色晶体包体、深色包体, HTHP合成钻石内部可见Fe、Ni金属触媒包体, CVD合成钻石内部可见点状包体, HTHP样品具有磁性; 红外吸收光谱显示, 天然钻石在1179 cm-1、1282 cm-1、1365 cm-1处有明显吸收峰, 属于IaAB型; 合成钻石在1332~1100 cm-1无明显氮相关吸收, 属于II型; UV-Vis-NIR光谱显示, 天然钻石存在415 nm(N3)吸收峰, 而合成钻石无此吸收峰; 天然钻石和合成钻石的拉曼位移一致, 半高全宽存在显著差异, 天然钻石的半高全宽均在6.0 cm-1以上, 合成钻石的半高全宽值均在6.0 cm-1以下, 可为鉴别天然钻石和合成钻石提供理论依据。

半峰全宽（FWHM）是影响传感器性能的重要因素，为了提高表面等离子体共振传感器的品质因数，提出了一种光栅辅助超窄带多光谱等离子体共振传感器结构。该结构由周期性交替的SiO₂与Au矩形纳米柱构成，并置于SiO₂/Al₂O₃薄膜层上。利用全矢量有限元法对该结构的传输特性及传感特性进行数值仿真，分析了结构参数及入射光偏振态对FWHM和传感特性的影响。仿真结果表明，在800~1100 nm波长范围内，该传感器的传输谱存在两个由光栅衍射及等离子体共振形成的凹点，相应的FWHM分别为0.35 nm及0.59 nm，折射率灵敏度分别为525.7 nm/RIU、475.7 nm/RIU，品质因数分别为1502.00 RIU^-1和806.27 RIU^-1，在生物检测、药物筛选、膜生物学等领域具有潜在的应用前景。

发展新型高性能黄色磷光材料是实现高品质互补色白光有机发光器件(OLEDs)的关键。本工作中, 使用氯原子功能化的2-苯基喹啉衍生物作为环金属配体, 乙酰丙酮作为辅助配体, 通过温和的合成方法制备了一种新型氯功能化的黄色磷光铱(Ⅲ)配合物(Ir1)。通过核磁共振谱和单晶X-射线衍射确认了配合物的结构。该配合物在二氯甲烷中具有强的宽谱带黄色磷光发射, 最大发射峰位于574 nm, 发射寿命为1.29 μs, 量子效率达到51％。与同类发射波段的铱(Ⅲ)配合物相比, 该黄光配合物具有非常宽的单分子发射半峰宽(101 nm)。进一步制备了基于该磷光配合物的高性能黄光OLEDs, 器件最大发射峰位于568 nm, 发射半峰宽达到88 nm, 器件最大亮度、外量子效率、电流效率和功率效率分别达到18 310 cd/m2、20.8%、58.16 cd/A和48.3 lm/W。结果表明该黄色磷光配合物在高性能互补色白光有机发光器件方面具有重要前景。

超材料吸收器(MA)是近年来非常热门的研究课题,但是如何在近红外波段实现双波长高吸收的同时还保持窄带宽是一个难题。本文提出了一种结构简单、紧凑的双通道窄带宽MA,该MA由SiO₂衬底、金薄层以及非对称周期金属光栅构成。经模拟计算发现,MA在波长λ₁=1.1005 μm和λ₂=1.19024 μm处具有高吸收效率,且线宽分别只有0.21 nm和3 nm。对MA的磁场分布进行分析后可知,MA在波长λ₁处实现窄带宽高吸收主要是由于表面等离子极化(SPP)共振,在波长λ₂处实现窄带宽高吸收则是SPP共振和法布里-珀罗(FP)腔共振的共同作用。最后研究了MA结构参数对其吸收特性的影响,结果发现改变MA参数能够实现MA吸收波长λ₁和λ₂的调谐。

目前的市场上充斥着大量焰熔法合成的尖晶石，仅通过常规方法不能对合成尖晶石和天然尖晶石进行有效鉴别。为了准确鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石，本文基于傅里叶变换红外光谱、X射线荧光光谱、吸收光谱和激光拉曼光谱，分别对天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石进行分子结构、化学成分、致色机理等的研究，并对拉曼光谱在405 cm^-1位置的谱峰进行洛伦兹拟合，得到半峰全宽值，然后对半峰全宽值进行单因素方差分析。结果表明：天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石的常规宝石学特征基本一致，但它们的分子结构、化学成分、致色机理、半峰全宽存在显著差异，可为鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石提供理论依据。

在包含二能级原子系综在内的腔光力学系统中，利用忽略的非旋转波近似效应在不可解边带区域和可解边带区域中，讨论光力诱导透明性质、色散性质和光力诱导放大性质。当驱动光力学腔的驱动光场为红失谐时，可以在可解边带区域和不可解边带区域中分别实现完美光力诱导透明和光力诱导放大的现象。实验结果表明，无论是在可解边带区域还是不可解边带区域中，随着光力学腔的耗散速率的增加，光力诱导透明窗口的半峰全宽会变得很窄，只不过在不可解边带区域中光力诱导透明窗口的半峰全宽远远小于可解边带区域。光力诱导放大的最大值变化情况正好与光力诱导透明窗口的半峰全宽变化情况相反，可解边带区域中光力诱导放大的最大值小于不可解边带区域。

根据Voigt线型函数的解析形式, 利用数值计算方法建立了Voigt线型宽度与洛仑兹线型宽度和高斯线型宽度的经验公式。以该线型宽度经验公式为基础, 建立了由实验获得的光谱线型宽度计算得到洛仑兹和高斯宽度的方案, 以一组线型函数为例验证了我们计算方案的可靠性。根据本工作建立的方法, 对Ar气等离子体射流的696.5 nm谱线进行了计算, 得到了与其对应的洛仑兹线型和高斯线型函数。