为了研究艾里涡旋光束通过电磁感应透明（EIT）介质的传输特性，利用ABCD矩阵光学理论推导出了艾里涡旋光束通过EIT介质的传输解析表达式。利用该解析表达式研究了艾里涡旋光束通过EIT介质的传输特性。研究结果表明，在特殊的传输距离处，艾里光束的主峰被叠加在上面的涡旋彼此破坏；随着传输距离增加，被破坏的主峰逐渐恢复，涡旋又重新出现。此外，通过调控电磁感应透明介质的拉比频率就可以实现对艾里涡旋光束主峰位置和任意场点光强的控制。

透明介质材料具有高透光性、高耐热性和良好的耐腐蚀性,被广泛应用于航空航天、微电子器件和光学元件等领域,这些应用对透明介质材料微纳加工的精度与质量提出了一定的要求。超快激光具有超高的峰值强度与超短的脉冲持续时间,可突破衍射极限并极小化热影响区,具有出色的加工精度与加工质量,为透明介质材料的微纳尺度加工提供了多样化的手段。综述了透明介质材料的超快激光微纳加工研究进展,包括超快激光加工透明介质材料的内部结构、相关机理和应用领域三个方面,并对透明介质材料的超快激光微纳加工进行了总结与展望。

对现有折射率的测量技术进行分析, 提出了一种测量两种透明介质间微小折射率差的新方法。首先, 介绍了微小折射率差干涉测量方法的原理, 并对该测量原理利用Zemax光学仿真软件进行了理论模拟论证。该实验中首先, 采用热键合技术制备包含两种被测量材料的组合平板; 其次, 利用干涉测量仪及外光路测量样件界面区域不同入射角下的光程差; 再者, 利用几何光学中的折射定律, 推导折射率分布与干涉光程差的关系式。最后, 通过二次曲线拟合获得正入射时的光程差微小变化值、换算得到样件两种材料的折射率差值。实验测量了1 at.%Yb3+: :YAG晶体与YAG晶体的热键合样品的折射率差, 测量值为5.41×10-5, 测量系统精度10-7量级。结果表明: 该测量方法原理简单、操作简便, 测量精度高。

针对纳秒脉冲和飞秒脉冲不同的损伤机制，分别建立了两种多脉冲激光损伤模型。脉宽小于10 ps时，损伤是由于等离子体形成造成介质发生烧蚀所致，对此建立了基于电子密度演化方程的介质击穿模型; 脉宽大于100 ps时，损伤是由于热沉积造成介质发生熔融所致，对此建立了基于傅里叶热传导方程的介质热损伤模型。通过计算两种模型下激光参数和材料参数对多脉冲损伤的影响，发现由于损伤机理不同，不同参数对单脉冲损伤阈值和多脉冲损伤阈值的影响趋势不完全一致，敏感程度也不同。通过计算得到了与实验结果一致的多脉冲损伤阈值与脉冲数间关系，使定量预估多脉冲损伤阈值和元件使用寿命成为可能。

飞秒激光脉冲通过非线性相互作用可以在透明介质内部诱导载流子的激发、弛豫和折射率改变，从而用于制备光波导器件。飞秒激光无法比拟的高度局域三维加工能力使其在有源和无源波导器件制备中被广泛研究。综述了飞秒激光在多种透明介质中诱导折射率改变的机理、波导器件制备的实验进展和波导性能优化技术，分析了其研究趋势和应用前景。

根据光线通过均匀透明平行平板介质时发生的横向位移特性，提出了一种利用线阵CCD和计算机自动测量此横向位移量，并很快计算出透明介质折射率的简单方法。采用He-Ne激光以入射角分别为30°、45°、60°和75°对K9玻璃的折射率进行了测量，测量中用曲线拟合法确定光斑的中心位置来获得偏移量，最终测量精度能够达到10-3量级。对实验方法误差进行了分析，提出了减小测量误差、提高测量精度的措施。

利用广义非线性薛定谔方程, 研究了聚焦激光通过透明介质时, 感应等离子体的位置、大小及其同激光参数的关系。计算发现：对于给定衍射长度的激光波包, 感应等离子体浓度最大值随入射激光功率的增加而趋于一恒定值, 感应等离子体区域的大小随着入射激光波包功率的增加而变长、变粗; 对于给定功率的激光波包, 感应等离子体浓度随着入射激光波包的衍射长度的增加而减少; 对于不同衍射长度的激光波包, 随着激光功率的增加, 感应等离子体向不同方向发展。计算得到的等离子体的位置和形状的变化同Gordienko等的实验结果非常吻合。该研究有助于理解感应等离子体在介质中的形成过程, 推动其在激光加工中的应用。

提出了一种利用激光谐振腔测量透明介质薄板光学均匀性的新方法.该方法将对折射率微差的测量转化为对激光谐振频率的变化进行测量.两种样品的实验对比结果表明,该方法可以实现10-5量级以上灵敏度的光学均匀性测量.最后分析了实验结果的误差及适用的灵敏度测量范围.

对飞秒激光脉冲在透明介质中产生微爆的物理机制进行了研究,比较了长短激光脉冲的光击穿机制,基于Fokker-Planck方程建立了飞秒激光微爆模型,给出了飞秒激光脉冲在透明介质中产生微爆的阈值解析表达式.针对飞秒激光脉冲在熔石英介质中的微爆阈值进行了计算,得到的结果与实验结果基本相符.

通过讨论超快飞秒激光脉冲和长脉冲宽度的激光脉冲紧导致宽能隙透明电介质的损伤机理和比较超短激光脉冲与长激光脉冲对宽能隙透明电介质的损伤程度，得出超短激光脉冲是一种可对透明宽带电介质进行加工的有效工具的结论。当波长为800nm，脉冲宽度为150fs的激光脉冲紧聚焦到不同的宽能隙透明电介质(K9玻璃和ZK6玻璃)体内时，可制作不同光栅常数的光栅，并在波长为635nm的Hc－Ne连续激光的垂直照射下，对光栅的远场相对衍射效率和光栅的衍射效率进行了测量。