橘黄色波段固体激光器在基于荧光探测的生物医学诊断和显示等众多方面有着广泛的实际应用．报道了利用532 nm的Nd∶YAG倍频激光抽运外置喇曼腔内的硝酸钡晶体，获得高效率的599 nm橘黄色喇曼激光的实验结果．对外置喇曼腔实验装置和运转参量进行了优化，喇曼振荡腔由对二阶斯托克斯光有最优化反射率的腔镜构成，对实验中所得到的二阶斯托克斯喇曼激光脉宽压缩及出现双尖峰的现象进行了分析．当抽运光功率达到4．1 W时，获得二阶斯托克斯喇曼激光功率为710 mW，输出光中心波长为599．38 nm，半峰全宽(FWHM)为1．1 nm，激光器最大光光转换效率为17．5%，斜率效率为24．8%．

提出了一种控制环形激光器光学腔长的新方法．该方法是利用压电陶瓷电控环形激光器毛细管内干燥空气的折射率，实现对环形激光器光学腔长的控制．这种控制方法对环形激光器性能影响很小，具有响应速度快、灵敏度高、功耗低等优点，可用于全反射棱镜式环形激光器、反射镜式环形激光器的稳频系统．对于激光陀螺、激光计量等应用具有重要意义．

由于外腔半导体激光器系统中的核心部分——激光器受外界环境影响较大，在装配或工作中极易受到电压、电流和静电荷的影响而损坏．为减少由于电路不稳定产生的激光器损坏，在借鉴各种传统的恒流源电路实现方式的基础上，运用反馈恒流原理，慢启动慢关闭原理，利用场效应管特性，给出一种高准确度恒流电路实现方式．将此电路直接运用于中心波长1550 nm激光器作为驱动电路，工作稳定、输出电流受负载影响很小且输出准确度达到同行业先进水平．电流稳定达到0．01%以上．此电路实现方式简单，实用性较强，对整个电路做出了实验仿真和测试，很好地解决了由于驱动电流不稳造成的激光器损坏的问题．

介绍了一种计算四极子量子级联微腔激光器模式的方法．推导了本征方程和光场分布公式，对不同变形因子四极子微腔进行了数值计算和模式分析，结果表明四极子量子级联微腔激光器模式具有“蝴蝶结”形状特征，在Φ=45°、135°、225°、315°的4个方向光输出最强．该计算方法可适用于其它任意形状截面介质上电磁波传输或散射的计算问题．

针对高功率二极管重复率抽运的V型非稳腔Yb³⁺∶YAG激光头，提出了利用金刚石窗口冷却和直接水冷相结合的复合冷却设计．在YAG片的抽运面进行直接水冷，同时在激光提取面利用金刚石窗口冷却介质．金刚石优异的导热性能不仅能够有效地冷却激光介质，还能消除横向的温度梯度，解决了高功率激光器冷却和高功率抽运的矛盾．模拟结果表明对掺杂10at%厚度为1．6 mm的Yb³⁺∶YAG片在抽运功率密度为20kW／cm²，重复频率为10 Hz的条件下，要将最高温度控制在可接受的范围内(比如320 K)，周围冷却水的对流换热系数约为4000 W／m²K．

针对在未做隔离保护处理的环境中，基于Michelson干涉原理的激光干涉仪测量系统存在严重的干扰误差，不适合分步式压印光刻纳米级对准测量的要求．采用Edlen公式的分析及计算，不仅在理论上揭示出环境温度、湿度、气压等变化对激光干涉仪测量准确度的影响，而且证明影响测量准确度的最大干扰源是空气流动的结果．通过气流隔离措施和系统测量反馈校正控制器，能够实时补偿激光干涉仪两路信号的相差．最终，测量漂移误差在10 min内由13 nm降低到5 nm以内，满足压印光刻在100 mm行程中达到20 nm定位准确度要求．

基于衍射理论和非线性小尺度自聚焦的纹波理论，推导了不同频率下的纹波经过非线性介质传输后的解析式．通过解析分析，得到了不同空间频率波前畸变的非线性增长特性．结合驱动器装置对打靶焦斑的要求，研究了波前空间频率的划分方法，并根据国内装置的特点划分了波前空间频率高中低频分界点．

采用基于单轴各向异性完美匹配层吸收边界的频域有限差分方法研究一种椭圆芯高双折射微结构光纤的特性．通过计算，分析了空气孔尺寸和孔距对模式双折射、泄漏损耗以及模式截止波长的影响；综合研究了双折射微结构光纤的几种特性及其相互之间的影响和制约关系；并首次采用有效面积的方法研究高双折射微结构光纤的模式截止特性，分析单模传输条件；从而为高双折射微结构光纤的设计提供了一定的理论依据．

采用Ag⁺－Na⁺离子工艺，在K9玻璃上制备了跑道形波导谐振腔滤波器．测试得到该滤波器自由光谱范围为FSR=0．177nm，对比对为Cr=7．5 dB．同时分析得到耦合器的耦合系数为k=0．916，耦合器和环形腔的损耗因子分别为δ=0．55，γ=0．48．耦合器的两波导几乎相连、条波导边缘不规则和一次离子交换波导表面缺陷是造成该波导滤波器具有较大损耗的主要原因．通过改进工艺技术降低波导损耗，该滤波器可以用于光通信、传感等领域，也可与其它波导结构相结合实现新的功能．

基于单模光波导的本征模场分布，瑞利－索末菲衍射积分公式和天线原理的互易定理，给出耦合器中两个非接触平面光波导耦合特性的描述．基此，根据等光程差不等振幅多光束干涉的光场叠加原理，推导出新颖的阵列波导光栅波分复用／解复用器的光谱响应效率的解析函数表达式，这些表达式可为快速精确分析阵列波导光栅波分复用／解复用器的特性提供理论基础．同时，介绍了一个计算阵列波导光栅波分复用／解复用器特性的例子，给出其光谱响应度和信号通道串扰．

利用严格电磁理论，推导出了适用于负折射率介质材料光波导的转移矩阵，分析讨论了转移矩阵的性质和应用．利用转移矩阵方法，推导出导波层为负折射率介质材料、覆盖层和衬底为右手材料的三层对称介质光波导的本征色散方程．用图解法研究了负折射率介质波导中TE波的异常色散特性．在负折射材料介质波导中没有零阶模，最低阶为1阶模，并且有截止频率，只有波导参量满足一定条件的时候才会存在，导模的横向波数可以为实数和纯虚数，而正折射率介质波导导模的横向波数只能为实数．

提出一种光瞳滤波器来同时实现横向超分辨和轴向焦移效应的电控制．该光瞳滤波器由两偏光镜及包含有径向双折射元件的任意偏振态的电控旋光器组成．利用径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用，结合旋光器对任意偏振态光的旋光作用，与两个偏光镜结合，实现了空间偏振态的重新分布．利用庞加莱球及琼斯理论进行了分析，结果表明，借助这种电致位相延迟来实现的偏振态调制效应，可同时实现横向超分辨与轴向焦移效应．对能够同时获得横向超分辨与轴向焦移的情况进行了分析，得到了系统各组成参量及电光调制范围．

实验和理论分析结果表明，激活成功的砷化镓光电阴极的铯氧比存在一个最佳值．砷化镓光电阴极铯氧比的控制可通过调节激活过程中铯源和氧源的加热电流大小来实现．激活实验结果表明，铯氧电流比适中的样品，首次进氧时，光电流上升速度最快，激活后的阴极量子效率最高，稳定性好．当偏离这个比例，过大或过小时，光电流上升速度都会减慢，激活结果也比前者差．随着铯氧电流比的增大，铯氧交替的总次数随之减少．最佳铯氧电流比的调节应以首次进氧时光电流的上升速度最快为准，一旦确定后在整个铯氧交替过程中保持不变．

基于波长位移光纤(WSF)耦合YAP晶体中的光子传输特性，用GEANT4软件包建立了一个蒙特卡罗模拟程序．对采用波长位移光纤耦合平板式YAP晶体的小型单管γ相机的性能进行了计算机模拟．采用波长位移光纤耦合光电倍增管光阴极面的读出方式，和晶体直接耦合光电倍增管光阴极面相比，在相同的晶体面积大小条件下，PSPMT光阴极面积可大大缩小，使费用降低．模拟结果表明：γ射线与晶体发生作用的地方所对应的光纤输出的平均光子数最少为15个，位置灵敏光电倍增管完全可以探测到．说明采用闪烁晶体－WSF－位置灵敏光电倍增管的读出方式是可行的；在用硅油耦合波长位移光纤和YAP晶体的情况下，获得的空间分辨率为1．28 mm(FWHM)．模拟结果也说明了增加平均光子数对提高空间分辨率的重要性．

介绍了一种用于电光开关驱动源的高压超快电脉冲产生技术；电路采用级联的雪崩晶体管串和微波传输线结构，输出阻抗50Ω；在50Ω负载情况下，获得脉冲下降时间为1 ns、幅度达到5kV、峰值电压为6．4 kV、幅度和半宽度稳定性优于2%、触发晃动为±15ps、触发延时为30 ns，脉冲峰值电流为128 A的高压高速大电流脉冲．

研制了一种新型的超小型电磁驱动微机械可调光衰减器(VOA)．该器件采用电磁驱动器转动硅基微镜改变光路实现可调衰减，在结构上采用了全磁性回复，完全摆脱了通常的弹性回复造成的部件疲劳、零点偏移等器件重复性问题．驱动电压为0～5 V，工作范围0～40 dB，插入损耗小于0．8 dB，回波损耗小于－50 dB．器件重要部件采用微细电火花加工(EDM)技术制作，并应用FEA软件进行了结构优化，对衰减响应进行了详尽的理论分析．该VOA设计体积仅为25×10×7mm³，可构成阵列应用于波分复用(WDM／DWDM)系统中各信道的动态信号平衡或网络保护．

通过对光纤准直器准直失配，即离轴耦合、偏角耦合、间距耦合三种情况的耦合损耗进行分析，发现角度偏移对耦合效率影响最大．实验中随着温度周期性的变化，光斑位置也出现了有一定规律性的变化．实验通过确定光斑位置的变化量从而求出鞍型和拱型支承架在温度循环时的角度偏移为519 μrad和395 μrad，并导致了0．944 dB和0．718 dB的耦合损耗；在温度冲击时的角度偏移为986 μrad和138 μrad，并导致了1．793 dB和0．251 dB的耦合损耗．实验结果表明拱型支承架在两种不同的温度变化情况下均优于鞍型支承架．

通过对光纤荧光温度传感器中影响系统准确度的荧光寿命检测技术的研究，利用双参考信号、脉冲调制激励光源的锁相检测技术对荧光光纤温度传感器的荧光寿命进行检测，推导出测量荧光寿命的数学模型．给出了应用该技术的温度测量方案及实验结果，该方法具有高的信噪比且对激励光泄露有很强的抑制作用．系统的输出信号可以准确地进行长距离传输且很容易与计算机接口．实验表明，该方法是有效和实用的，达到了系统要求．

应用电路模拟软件Multisim对四边形结构、方形结构、直角形结构、双面结构位置敏感探测器的线性度进行仿真实验研究，得到了相应的线性网格图，并进行了分析．综合比较这几种不同结构二维位置敏感探测器的线性度．结果表明：四边形电极结构位置敏感探测器的位置误差最大，中央40%光敏区的位置误差约为10．05%，直角型电极结构位置敏感探测器，双面型电极结构位置敏感探测器以及带电阻边框的方形电极结构位置敏感探测器在相应区域的位置误差的误差分别为3．70%，0．29%，0．12%．对计算结果与试验结果进行了比较，表明该方法具有简单直观，参量变化多样性，结果可靠的优点．

通过双醚化反应、氯甲基化反应以及在强碱性条件下进行的脱氯化氢反应制备聚(2－甲氧基－5－丁氧基)对苯乙炔(PMOBOPV)、聚(2－甲氧基－5－己氧基)对苯乙炔(PMOHOPV)、聚(2，5－二丁氧基)对苯乙炔(PDBOPV)和聚(2，5二己氧基)对苯乙炔(PDHOPV)等四种可溶性聚对苯乙炔(PPV)衍生物，通过紫外－可见吸收光谱对产物分子结构进行表征．结果显示，PMOBOPV、PMOHOPV、PDBOPV和PDHOPV的共轭π电子发生π→π^*跃迁的吸收峰分别位于491 nm、495 nm、504 nm和510 nm处，相应的光学禁带宽度分别为2．23 eV、2．18 eV、2．12 eV和2．07 eV．利用简并四波混频技术测量PPV衍生物的三阶非线性光学性能，探讨了分子结构对PPV衍生物三阶非线性极化率(x⁽³⁾)的影响．研究发现，激发波长为532nm时，PMOBOPV、PMOHOPV、PDBOPV和PDHOPV的共振x⁽³⁾值分别为3．45×10^－10、5．13×10^－10、7．15×10^－10和9．61×10^－10 esu；激发波长为1064 nm时，它们的非共振x⁽³⁾值分别为1．09×10^－11、1．42×10^－11、1．62×10^－11和2．14×10^－11 esu．

阐述了波前相位复用技术记录和再现体全息光栅的原理；运用波耦合理论，从衍射波的一阶微分方程推导出多重体光栅对随机波前相位的选择性衍射；构造了一个复随机过程函数，并利用其相关函数得到了随机波前相位编码体光栅实现无串扰再现的充分必要条件；给出了理论上分析多重体光栅对随机波前相位选择性衍射的一种方法．

应用全矢量有限元方法，分析了椭圆形高折射率芯Bragg光纤的偏振和色散特性，详细讨论了光纤结构参量对模式双折射的影响，结果发现：椭圆形高折射率芯Bragg光纤的模式双折射在10^－3量级，比传统保偏光纤高出一个量级，且随波长的增加而单调递增；模式双折射随包层低折射率材料填充比的增加而减小，但与包层周期的变化几乎无关．此外，提高椭圆率或材料间的折射率比可显著增强模式双折射．研究结果有助于设计高性能的一维微结构保偏光纤．

将打靶法和龙格库塔法两种数值计算方法相结合，对反向抽运光纤喇曼放大器中信号光和抽运光相互作用的耦合微分方程进行数值求解．在分别选取不同参量且取不同值的条件下，详细分析了光纤长度、初始信号光功率、初始抽运光功率、光纤有效面积、喇曼增益系数及光纤对信号光与抽运光的损耗等参量对增益的影响，最后提出了有效提高增益的方法．

提出了结构简单的光纤布喇格光栅(FBG)双波长全光自动增益箝制方案，并进行了相关实验．结果表明，在三种不同的箝制波长组合1535．64 nm+1562．68 nm、1530．48 nm+1562．68 nm、1530．48 nm+1551．36 nm条件下，1540 nm信号的输出增益大小和输入信号功率动态范围几乎一致．对应此三种箝制波长组合，环路内的损耗分别为：14．7 dB、15dB、15 dB．由此证明，在相同泵浦条件和环路损耗条件下，此三种不同箝制波长组合具有近似相同的箝制效果．而1551．36 nm+1562．68 nm箝制波长组合得到的结果相差甚远．此结果说明，在设计双波长全光自动增益箝制掺铒光纤放大器(OAGC－EDFA)时，为了取得足够大的信号增益，两箝制波长的波长间隔应尽量较大．

采用离子束溅射在K9玻璃基底上沉积了不同厚度的Cu膜，利用Lambda－900分光光度计，测量了波长为310nm到1300 nm范围内Cu膜的反射率和透射率．选定波长为310、350、400、430、550、632、800、1200nm时对薄膜的反射率、透射率和吸收率随膜厚变化的关系进行研究．同时，对Cu膜的光学常量也进行了讨论．结果显示，Cu膜的光学特性都有明显的尺寸效应．将波长为550nm时的反射率和透射率随Cu膜厚度变化关系的交点对应厚度作为特征厚度，该厚度可认为是金属Cu膜生长从不连续膜进入连续膜的最小连续膜厚．根据这一特征判据，离子束溅射沉积Cu膜样品的最小连续膜厚为33 nm．利用原子力显微镜观测了膜厚在特征厚度附近时Cu膜的表面形貌．

研究了以氧化镁(MgO)为牺牲层材料制作热成像阵列器件过程中MgO膜层在磷酸溶液中的湿法腐蚀特性，包括横向腐蚀速率和纵向腐蚀速率，获得了MgO膜层的腐蚀速率随磷酸溶液浓度和温度变化的关系曲线，并得到了用于制作图形和制作悬空结构的较好工艺参量．

利用反应磁控溅射技术在BK－7基片上制备了二氧化钛和五氧化二铌均匀混合的光学薄膜．薄膜的内部微结构、表面形貌、化学成分比例以及光学性质等用X射线衍射、高分辨扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见近红外分光光度计进行研究；发现制备的薄膜为非晶结构，薄膜的表面平整、内部结构致密，不存在柱状结构或结晶颗粒的缺陷，TiO₂与Nb₂O₅的成分比例大致是1∶1．54．从光学透射光谱计算的折射率和消光系数显示，在550 nm波长处的折射率为2．34，消光系数为2．0×10^－4．结果表明制备的薄膜是TiO₂和Nb₂O₅均匀混合的高质量光学薄膜．

研究了新型PPV衍生物聚对(2－甲氧基－5－辛氧基)苯撑乙烯，(Poly[(2－methoxy，5－octoxy)1，4－phenylenevinylene]，MO－PPV)在薄膜态下的光致发光特性．对不同浓度MO－PPV的氯仿溶液制备的薄膜样品，在室温下测量了其荧光光谱，观察到MO－PPV在长波有一个“肩”型特征的发射峰．在对其采用曲线拟合的基础上，进一步对薄膜样品的带隙下激发谱和选择激发荧光谱进行了分析，从实验上论证了长波段的发射峰来自于激发态S₁到基态S₀的振转跃迁，排除了薄膜聚集体和激基缔合物发光的可能性．并基于不同浓度样品中Frank-Condon因子的强度变化，对各发射峰强度的变化进行了分析．

在相位测量轮廓术(PMP)中，探测器的非线性响应是导致测量误差的重要因素．对该误差进行了理论分析和计算机模拟，比较了几种相移算法对这一误差的抑制能力，模拟结果与理论分析的结果一致．提出一种存在非线性误差时光强函数的几何描述方法，采用帕斯卡蜗线描述二阶非线性光强函数，这是一种用角度射线与帕斯卡蜗线交点在横轴上的投影长来表示相对光强的几何模型．形象地表示了探测光强与光栅移动角度的关系，以及非线性误差存在和不存在时的光强变化．同样，文中采用准卡西尼卵形线蜗线描述三阶非线性光强函数，用同样的方法形象地表示了在存在三阶非线性时探测光强与光栅移动角度的关系，以及非线性误差存在和不存在时的光强变化，可为实际应用中合理地选择算法和直观的评估非线性导致的光强变化提供帮助．

介绍了用显微镜物镜、压电陶瓷和CCD建立的一套测量细胞相位的显微数字全息光路，基于相移技术，给出了重构相位的理论分析，并用洋葱磷片叶细胞作为测试样品，完成了测量细胞相位的实验．结果表明：该系统可以完成细胞相位重构，系统分辨率不低于1 μm．

将衍射结构视为折射率无限大的薄透镜，研究了衍射透镜高折射率表示的折衍混合复消色差望远物镜设计的PWC方法；设计了焦距为2000mm、相对孔径为1／15的双片型折衍混合复消色差望远物镜，并与常规三片型纯折射复消色差望远物镜进行了比较，结果表明双片型折衍混合复消色差望远物镜具有更好的二级光谱校正能力，色球差更小，因此具有更好的成像质量．

根据初级像差理论广泛研究了由左手性介质构造的平板透镜系统的赛德尔像差特性．由初级像差加和定理推导了适合于这种系统的赛德尔和数公式，并指出了寻找消赛德尔像差的平板透镜系统的方法．作为两个特例，分别讨论了消赛德尔像差的左手性介质单透镜和双胶合透镜系统．

提出一种基于运动估计的三维小波变换和非对称零树编码的干涉多光谱图像压缩方案．该方案利用大孔径静态干涉成像光谱仪推扫成像特点，对图像进行分区域运动估计的三维小波变换．采用了一种新型非对称零树编码方法，该方法可在较少的图像间建立较长的零树，增加了系数编码时由重要结点变为不重要结点并趋于零的概率，使编码的效果更好．该方案消耗内存少，延时小，有利于卫星上的图像压缩，有效地保护了图像的光谱特性．在8倍压缩下，满足干涉多光谱图像的质量要求．

针对高光谱图像中小目标检测问题，提出了一种投影寻踪结合遗传算法的目标检测方法．该方法采用对异常分布敏感的偏度和峰度作为投影指标，实数编码的加速遗传算法搜索最佳投影方向．利用高光谱数据对所提出的方法进行了实验研究．结果表明，该方法能够快速、可靠的检测出小目标．

利用溶胶－凝胶法(Sol－Gel)制备了不同浓度的ZnO∶Tb³⁺纳米晶，测量了样品的光致发光谱(PL)和激发谱(PLE)．在ZnO宽的可见发射背景上，观察到样品在485 nm、544 nm、584 nm和620 nm附近出现了稀土Tb³⁺的特征发射．给出了ZnO∶Tb³⁺纳米晶光致发光的峰值强度随掺Tb³⁺浓度的变化关系，分析了稀土Tb³⁺的激发态⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅和⁵D₄→⁷F₄的发射机制，证实了稀土Tb³⁺的特征发射来源于稀土离子内部4f电子的f－f跃迁和ZnO基质与稀土Tb³⁺离子之间能量传递．

合成了一系列稀土水杨酸配合物．分别研究了配合物的红外光谱(IR)，紫外(UV)及荧光光谱(FS)性质．红外光谱研究表明，稀土和水杨酸主要通过羧基进行配位，而紫外光谱显示配合物中水杨酸和稀土离子之间的能量传递是主要过程；配合物的荧光性质研究发现水杨酸钆，水杨酸铽，水杨酸镝分子内能量传递效率高，具有很强的荧光性质．

本文将同步辐射硬X射线衍射增强成像方法应用于材料无损检测CT方法中(简称衍射增强CT法)，并对自制样品进行投影成像重建，获得了非常清晰的样品内部结构图像，并与样品的单晶吸收成像CT重建结果进行对比．结果表明，对于吸收系数相近的结构材料，衍射增强CT法可得到更好的物质内部边界．

考虑驱动场相位存在涨落，给出了开放四能级系统的稳态解析解，通过它分析了该系统由于驱动场相位涨落引起的有限线宽对增益、色散和粒子数差的影响．分析显示：线宽的变化不能改变无反转激光系统的特性；线宽的增大必须提高抽运阈值；相对来说退出速率很小时，线宽对增益、色散和粒子数差的影响较弱；当线宽不为零时该系统仍能获得无吸收高色散．

压印光刻中套刻需要粗、精两级对正．实验采用一对斜纹结构光栅作为对正标记．利用物镜组观察光栅标记图像的边界特征进行粗对正，其准确度在精对正信号的捕捉范围内；利用光电接收器件阵列组合接收光栅莫尔信号，在莫尔信号的线区进行精对正．由于线性区的斜率大，精对正过程中得到相应x，y方向的对正误差信号灵敏度高，利用高灵敏度对正误差信号作为控制系统的驱动信号，对承片台进行驱动定位，实现精对正．最终使X，Y方向上的重复对正准确度分别达到了±21 nm(±3σ)和±24 nm(±3σ)．

在对水印嵌入位的假设检验基础上，提出了一种盲水印的逐位提取模型，并在小波域得到了实现．为平衡水印的不可见性和鲁棒性，根据图像小波域的特征，并利用上下文建模的方法为每个高频小波系数确定不同的水印幅度，从而使水印的嵌入强度依图像的特征而变化．由于水印提取的结果在很大程度上依赖于图像小波系数的统计分布模型，因此小波域中的系数建模采用了广义高斯分布，并使用极大似然法估计参量．实验表明，该方法具有良好的鲁棒性．