随着光谱检测的重要性与日俱增，对高性能光谱仪的研究显得尤为重要和紧迫。提出一种基于平面光波导的二维光谱色散系统，它集合了平面波导微型化和光栅高色散的优点，能够将光谱在二维平面上展开。通过仿真发现，所提系统能够实现光谱在二维方向上展宽，带宽远远大于基于虚像相位阵列（VIPA）的二维色散系统。此外，所提系统的体积较小，更易于集成。

体全息波导显示系统的视场角受限于光栅衍射响应带宽,无法满足人们对大视场显示的需求。为扩展波导显示视场角,基于严格耦合波理论模型分析了波导显示视场角的影响因素,进一步提出了一种可有效扩展衍射响应带宽的双重体光栅波导结构,通过变角度分次曝光法完成光栅制备,并搭建全息波导显示系统。成像结果表明,该显示系统的水平和竖直视场角可分别扩展至33.4°和22.6°,对角线视场角为40.3°。

体光栅波导作为实现增强现实显示的一种方案，其核心是体光栅的制备。本工作提出了一种简单，易于搭建的非对称曝光的光路，制备的倾斜体光栅衍射效率高达80%。使用632.8 nm He-Ne激光监测光栅的演化过程，结果表明光栅在25 s内反应结束，形成光栅。SEM图像证明了光栅的倾斜特性，并与理论计算结果一致。制备的倾斜体光栅的衍射效率失谐曲线与耦合波理论取得了良好的一致性，其半高宽为3.22°。倾斜体光栅可以被外界电场调谐，90%以及10%调谐场强分别为5.1 V/μm以及11.25 V/μm。本工作对倾斜/液晶聚合物体光栅的制备提供了积极的指导和借鉴。

在室温条件下, 利用激光二极管双端抽运Tm:YLF板条激光器方案实现了1 908 nm的激光输出, 选择合适的泵浦光斑尺寸, 当晶体温度控制在18 ℃, 获得的最大连续输出功率为60.1 W, 斜率效率为39.8%, 通过采用VBG配合0.3 mm F-P的方法实现了波长的精细控制, 半峰值宽度约为0.14 nm。

利用Kogelnik耦合波方程和传输矩阵法，推导了飞秒脉冲通过透射型多层体光栅(SVHG)衍射的耦合波方程，得到时、频域的衍射场和衍射光强表达式。时域衍射光强的数值模拟结果表明，每一个VHG层提供一个时域衍射脉冲，脉冲波形由该VHG参数决定，如厚度、折射率调制度等，与其他VHG和穿插层的参数无关。穿插层会对置于其左侧的VHG层衍射脉冲产生负时间轴方向的平移，对置于其右侧的VHG层衍射脉冲无影响，因此可以通过改变VHG层和穿插层参数实现可调控的飞秒脉冲串。最后，通过衍射效率和衍射谱表达式解释了产生脉冲串的原因。

激光光束空间低通滤波技术是提高光束空域质量的重要手段之一。随着高能激光技术的进一步发展，传统的针孔滤波技术因其对光束的聚焦特性，已逐渐成为限制高能激光光束空域质量提高的瓶颈，因此，不对光束聚焦即可实现光束空域质量的改善成为突破该瓶颈的创新型技术。体光栅、多层介质薄膜、Rugate薄膜和光子晶体因具有良好的波矢选择特性，已成为当前实现非聚焦型光束空间低通滤波的主流技术和研究热点。分别从这4种光学元件入手，简要分析了体光栅的布拉格衍射特性、多层介质薄膜和Rugate薄膜对光束的相长相消干涉特性，以及利用光子晶体的自准直效应来实现非聚焦型光束空间低通滤波的主要技术特点，综述了这4种技术在光束空间低通滤波应用中的研究进展。和针孔滤波技术的聚焦特性相比，这4种技术的非聚焦滤波特性具有取代针孔滤波的可行性，尤其是在对高功率激光进行空间低通滤波的应用中。

报道了一种针对红绿蓝三原色激光同时敏感的电控全息聚合物分散液晶光栅(H-PDLC)的制备及其特性研究。通过在预聚物液晶体系中同时加入两组不同的光引发剂和协引发剂，孟加拉红与N-苯基甘氨酸、亚甲基蓝与对甲基苯磺酸水合物，以及纳米银颗粒，实现单片样品三波段激光(632.8、532、441.6 nm)激发写入的体全息光栅。实验测量和研究了该液晶光栅的衍射效率和电光特性。此外，通过显示图像的三原色衍射实现裸眼立体显示中左眼和右眼的图像分束功能。实验结果表明，三色聚合物分散液晶体光栅在红绿蓝三个波段均具有较高的衍射效率和良好的电控开关特性，在裸眼立体显示及相关领域有良好的应用前景。