准晶是具有长程有序但不具有周期性的奇特结构。光子准晶以其优越的调控电磁波的能力和广阔的应用前景受到国内外学者的广泛关注。光子准晶不仅具有全带隙、局域态、负折射、近零折射率等一般特性，还因其独特的旋转对称性在激光和非线性频率转换等方面具有优势。本文简要回顾近年来光子准晶的发展历程，从理论研究与应用研究两方面介绍光子准晶研究的主要方向，并对其未来发展趋势进行了展望。

I型InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱是1.8~3 μm波段锑化物半导体激光器的首选材料,为进一步提升分子束外延生长的InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料的光学性能,本文对其进行了快速热退火处理,通过光致发光光谱研究了快速热退火对量子阱材料光致发光特性的影响。光致发光光谱测试结果表明,快速热退火会使量子阱结构中垒层、阱层异质界面处的原子互扩散,改善量子阱材料的晶体质量,促使结构释放应力,进而提高了量子阱材料的光学性能。随着退火温度升高,量子阱材料的室温光致发光谱峰位逐渐蓝移,在500,550,600 ℃退火后,量子阱材料光致发光谱的峰位分别蓝移了7,8,9 meV。通过变温及变功率光致发光光谱测试,确认了样品发光峰的来源,位于0.687 eV的发光峰为局域载流子的复合,位于0.701 eV的发光峰为自由激子的复合。对不同退火温度的样品进一步研究后发现,退火温度的升高降低了材料中局域态载流子复合的比例,在600 ℃退火温度下局域载流子与自由激子的强度比值降为500 ℃退火温度下的22.6%,这表明合适温度的快速热退火处理可以有效改善量子阱材料的光致发光特性。

制备了具有高激子利用率的A-π-D-π-A结构的蓝光荧光材料CzPAF-CP, 并通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱以及理论计算等方法对化合物的光物理性质及激发态性质进行了研究。该化合物表现出显著的溶剂化效应, 溶剂化红移高达116 nm。根据Lippert-Mataga关系以及瞬态光谱测试证明CzPAF-CP具有局域电荷转移杂化态, 这一点从理论计算结果也可以得到证明。由于CzPAF-CP具有扭曲A-π-D-π-A结构, 在水含量高达90%的水和四氢呋喃混合溶液中荧光没有被猝灭, 具有聚集诱导发光性质。以CzPAF-CP为发光材料制备的OLED器件发射蓝光, 其电致发光光谱最大发射峰在452 nm, 半峰宽54 nm, 色坐标为(0.150, 0.117)。最大外量子效率达到6.3%, 激子利用率达到71.6%, 超出25%的上限, 这是由于CzPAF-CP局域电荷转移杂化态导致高能级单线态和三线态激子发生反系间窜越导致的。

研究了具有周期性孔阵列的金属表面附近的电磁局域态密度(EM-LDOS)，详细讨论了孔的填充因子和孔内填充介质对EM-LDOS的影响。相对于金属平板，具有孔阵列的金属表面附近的EM-LDOS的共振峰会发生分裂；随着填充因子的增加，横向表面等离子体激元的共振峰向低频方向移动，而纵向表面等离子体激元的共振峰向高频方向移动。当孔内填充具有更大介电常数的材料时，EM-LDOS谱中分裂的两个峰都会向低频方向移动，但低频峰的移动相对于高频峰的更为显著。

用脉冲激光制备纳米硅的过程中，在Purcell腔中会形成等离子体晶格结构，这是等离子体激元与光子相互作用的结果，其形成的等离子体晶格与Wigner晶体结构很相似。利用光致发光光谱研究局域态发光特征从而去控制纳米硅结构的发光，在氧气或氮气环境下制备纳米硅样品，由于表面键合作用形成电子局域态会产生几个特征发光峰，分别位于560、600 和700 nm 附近。在氧气环境下用激光照射硅晶片形成硅量子点，可以观察到样品的拉曼光谱随着测量温度的增加而产生频谱移动，这个过程伴随着声子能量的变化。温度较高时，光致发光峰强度下降，同时发射频谱变宽。在77 K 时，可以观察到光致发光峰的红移，这表明局域态发光在纳米硅发光的激活起着重要作用。在带隙中产生的局域态取决于表面键合的情况，表面键合可以激活硅量子点而增强发光。在硅薄膜上掺入稀土金属镱会形成电子局域态发光，可将电致发光的波长调控进入光通讯窗口。

原子自发辐射效率的提高对单光子源等光电子设备的研究和制造具有重要的意义.本文推导了自发辐射率和局域态密度的格林函数表示形式,通过频域有限差分法求解格林函数,得到自发辐射率的数值特性.分析了在不同金属材料、结构以及辐射波长下的自发辐射率，探讨了其内在的物理机理，结果表明：特定波长下介质的表面等离激元效应会增强自发辐射，不同材料和结构对辐射效率的提高有不同的影响.该研究结果可为新型纳米器件及光电子设备的制造以及优化提供重要的参考.

实验研究了从体材料到纳米晶(NCs)系统中涉及大能隙(5 800 cm-1)的多声子弛豫(MR)。在MR非线性理论框架下, 用单频近似声子谱分析了β-NaGdF4∶Tb3+NCs中Tb3+: 5D3→5D4的MR速率与温度的关系。在12~312 K范围内, 实验数据与理论曲线符合得很好。结果表明, MR的产生主要是能量较大的光学声子起作用。在Rayleigh极限下, 假设Tb3+发射体位于一个纳米球的中心, 使用Green张量方法计算了自发衰减速率Гrad。在纳米球内没有发现局域态密度(LDOS)的明显改变。然而, 当R<35 nm时, 在Chew理论的基础上获得在球外LDOS的一个新的高斯分布。

通过MOVPE方法生长了不同Al组分的3块AlxGa1-xN样品, 利用稳态光谱和时间分辨光谱对其样品的光学特性进行了分析。鉴于影响氮化物发光性质的极化电场或局域态的单一机制不能充分解释我们的实验现象, 提出了局域态-内部极化电场竞争的机制。通过对实验数据的分析, 得出如下重要结论: 样品PL峰位蓝移的温度起点基本对应于局域态和极化电场起作用的交替点, PL峰位发生蓝移的温度起点与光强-温度曲线的斜率出现明显变化的温度点一致; 随着温度的升高, 若AlGaN合金样品中PL峰位存在二次蓝移, 则说明样品中电场分布不均匀。