飞秒光参量放大技术是一种获得宽带飞秒脉冲的有效手段。首先介绍了飞秒光参量放大技术的基本原理，并通过数值模拟显示了群速度失配及位相失配对信号转换过程的影响。数值计算结果表明：群速度失配及位相失配会导致转换效率下降，群速度失配还会导致脉冲发生畸变。其次，综述了该技术在超短脉冲特别是周期量级脉冲产生方面的研究进展，并介绍了Baltuska等设计的可以产生3．9fs脉冲的非共线光参量放大装置。其中，详细讨论了超连续白光注入源、泵浦光角色散以及晶体选择三方面内容。最后介绍了该技术在高能飞秒脉冲产生方面取得的最新研究进展。

介绍了目前国内外光纤激光器合成技术的最新进展，分析了几种流行的非相干和相干合成技术方法，指出了其优缺点，最后对光纤激光器相干合成技术的发展作了展望。

研究合成孔径雷达(Synthetic aperture radar，SAR)图像的相干斑抑制问题。传统的相干斑抑制方法通常会导致图像中边缘和目标的模糊。针对该问题，分析了基于非线性扩散方程的相干斑抑制方法，该方法的关键在于扩散系数的构造。通过分析SAR图像的先验信息和SAR图像不同特征区域的不同处理要求，提出了一种新的更适合SAR图像相干斑抑制的扩散系数构造方法。实验结果表明，新方法相对现有方法具有更好的相干斑抑制能力和目标边缘特征增强能力，等效视数和边缘清晰度均提高了3倍左右。

针对光纤表面等离子体波传感器，对小波阈值去噪的方法在测定表面等离子体波光谱中的应用进行了理论研究。首先将高斯白噪声加入理论SPR光谱，利用Daubechies9和Symlet7、11、14、15等五种小波分别对其进行去噪。将去噪后的共振峰强度和共振波长与理论值相比较，可知Symlet11小波用于SPR光谱的去噪性能较好。搭建光纤SPR传感器实验系统，利用Symlet11小波对在五个不同时刻测得的SPR反射光谱进行去噪，去噪后的共振波长和共振强度的标准偏差分别为0．4039nm和0．2231%，通过对比证明小波阈值去噪方法能较好地修正由于噪声所产生的共振波长漂移，使得光纤SPR传感器满足实际运用的需要。

在光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)中由于抽样误差和光纤色散等原因引起相位误差导致谱线畸变。乘积法在频域实现相位误差校正，通过短双边干涉图和单边干涉图分别计算出低分辨率和高分辨率的相位谱及幅度谱，并用两个相位谱差的余弦乘以高分辨率的幅度谱得到相位误差校正的谱。讨论了两种截断函数情况下用乘积法计算得到相位误差校正后的光谱。相位校正后的谱和标准谱线比较，二者基本重合。在光纤色散存在的条件下，乘积法仍然有效地消除了谱图中相位误差，证明了FFTS中乘积法校正相位误差的有效性。该方法比双边干涉图法具有较高的光谱分辨率，光谱的基线并不会因噪声而升高，且比卷积法计算简单、速度快、实时性好，可广泛应用到FFTS中。

水体中污染物质在受到光激发时，不仅发出荧光，而且对荧光具有吸收作用，因此在应用荧光光谱定量分析水体多种污染成分时，导致分析结果不够准确。结合三维荧光光谱技术和PARAFAC算法，提出了一种用于多组分分析的非线性浓度校准模型，通过标样数据估计物质之间对荧光的吸收校准参数，应用于浓度反演中。实验结果表明，运用这种非线性的浓度校准模型可以改善多组分分析的性能，提高分析精度。

我们提出了一个基于W态的控制量子对话方案。两个合法的用户Alice和Bob在控制者Charlie的帮助下可以同时交换他们的秘密信息。我们分析了这个方案的安全性，而且指出这个方案可以有效地抵制截取再发送攻击，纠缠测量攻击和干扰攻击。

基于Bennett等提出的非纠缠的非局域性，提出了两个三态粒子的直积态正交集的性质，即用三个幺正变换能够实现不同的复合空间之间的转换，并且不同的复合空间之间具有关联性。这些性质可以被用于量子通讯和量子密码术。作为这些性质的应用，我们提出了一个量子密钥分配方案以及量子受控通讯的方案。由此说明，将三态粒子的直积态用于量子信息处理，不仅具有大容量、高效率的优点，而且能够保证安全性。

运用量子信息熵理论，研究了双模压缩真空态与运动原子相互作用中，运动原子的信息熵压缩。讨论了运动原子初态处于任意态时，原子运动速度、场模结构和场压缩参量对原子信息熵压缩的影响。结果表明，通过选择原子初态，原子运动速度、场模结构，场压缩因子和场压缩相位角可以分别控制原子信息熵压缩的偶极矩分量值、压缩频率、压缩幅度和压缩方向。选择适当的系统参量，运动原子可呈现长时间的持续熵压缩。原子初态的混合度对运动原子的信息熵压缩几乎没有影响。

基于两个子系统的复合体系的纠缠度可以用复合体系密度矩阵的部分转置矩阵负本征值来定义的特性，利用数值模拟方法研究了与单模粒子数场进行相互作用的Tavis－Cummings模型中两原子的纠缠的时间演化。当考虑两原子初始处于混态时，结果表明，粒子数场的初始态、两原子的初始态以及两原子与粒子数光场的耦合常数的大小都对两个原子间纠缠度的时间演化特性有着显著的影响。

利用正则化变换，给出了介观RLC电路体系的量子化方案。借助数值计算的方法，研究了体系热真空态的Wigner函数随温度变化的规律，同时借助量子算符及其Weyl－Wigner对应研究了体系中电荷及自感磁通量在热真空态下的量子效应。结果表明，低温下热真空态的Wigner函数为一稳定的波包，随温度升高，波包逐渐扩散；体系中电荷及自感磁通量在热真空态下的的量子涨落除与电路参数相关外，还与温度及时间密切相关。

利用有限差分法，研究了一种在包层小孔中填充可变折射率材料的新型光子晶体光纤的传输特性，并讨论了其在传感器设计方面的应用前景。分别模拟了包层孔为单圈、两圈、三圈结构下的光纤传输谱，在两圈孔的情况下，找到了合适的工作波长区间，并发现该工作区间的位置对于填充材料的折射率表现得很敏感，且呈近似线性关系。该折射率在1．48～1．8区间内每变化0．01，导波区间位置平均移动24nm。结论表明，与传统的光波导折射率传感器相比，这种新型光子晶体光纤折射率传感器具有测量范围较大，灵敏度较高的优点。

光纤干涉仪具有测量精度高、探测灵敏度大等优点，可用于直接测量大气湍流折射率起伏。首先简要介绍了光纤Mach－Zehnder干涉仪的光学湍流测量原理，描述了低双折射单模光纤中光束偏振态变化诱导的偏振信号衰落现象，并通过偏振态的邦加球分析和详细的公式推导，得出了干涉仪可见度和相移噪声的关系式。结果表明：控制输入光偏振态与干涉仪本征向量之间的夹角在零度左右，可有效地抑制偏振噪声，最后给出了偏振控制器实现偏振控制的原理，为构建稳定的光学湍流测量光纤干涉系统提供了科学依据。

利用扩展Huygens－Fresnel原理分析了大气湍流中圆形孔径限制下高斯光束的传播特性，得到了轴上平均光强的解析表达式，运用数值模拟方法计算了不同湍流强度、孔径大小和波长下的轴上平均光强。结果表明，轴上平均光强在近场发生振荡，其振荡幅度随湍流强度增强和发射孔径的增大而降低，振荡的周期随传播距离的增大而增加；在远场随传播距离的增大，振荡逐渐消失，平均光强平滑下降，最后一个平均光强极大值的位置与湍流强度和波长成反比，与发射孔径成正比。

通过对印制电路板激光投影成像技术使用的步进重复扫描和六边形无接缝扫描方法进行比较，揭示了六边形无接缝扫描技术的优越性能，对六边形无接缝扫描技术的均匀曝光过程及其实现的原理进行了阐述，并对影响扫描成像的曝光量和曝光速度等因素进行了分析。

用紧致密度矩阵和弛豫时间近似方法，研究退极化效应对三次谐波产生的影响。给出三次谐波产生系数表达式。在半抛物量子阱中，给出三次谐波产生的数值结果。退极化效应破坏了三共振，修改了三次谐波产生谱。使原来的三共振峰退化为一双共振峰和一单共振峰。

给出了描述光折变光电晶体中空间孤子的非线性薛定鄂方程，利用分步傅里叶变换法研究了光电晶体的光折变空间孤子的传输特性。数值模拟结果表明：在忽略光电晶体的克尔效应时，晶体中传输的光束失去了空间孤子的传输特性；在考虑晶体的克尔效应可以与外调制光强度相比拟时，随着外加光强的增加，空间孤子的形状可能发生变形，甚至失去其传输的稳定性；在考虑晶体克尔效应非常强时，空间孤子可以在光电晶体中稳定地、不变形的传输，具有理想信息载体的传输特性。

为了研究泵浦脉冲宽度对受激布里渊散射(SBS)相位共轭保真度的影响，分别采用CCl₄、Nhexane、CS₂三种不同的SBS介质，在泵浦脉宽分别为12ns、7ns和2ns的情况下，采用列阵相机法对保真度进行实验研究。结果表明：泵浦脉宽对SBS相位共轭保真度有很大影响。当泵浦脉宽远大于介质声子寿命时，保真度保持较高数值，且比较稳定；当泵浦脉宽逐渐接近并近似等于声子寿命时，保真度的值开始逐渐降低，降低的幅度也逐渐增大，稳定性也开始变差；当泵浦脉宽减小到小于声子寿命时，保真度大幅度降低，波动性增大，相位共轭情况很差。

通过对激光放大介质中多光子非线性Compton散射光小尺度自聚焦特性的研究，提出了小尺度自聚焦的非线性理论，并对小尺度调制方程、增益谱和成丝距离进行了修正。研究发现：散射光的临界频率和最快增长频率近乎是相同的，在介质增益下，散射光引起的非线性扰动最快增长频率和最大增长率与背景光强度和传输距离几乎无关。在一定输入和输出功率下，在散射光出现的初始阶段，它使背景光的能量、小尺度扰动最快增长频率、最大增益和相应的B积分迅速增大，调制谱的范围迅速加宽，成丝距离延长；之后，它们的变化几乎与散射光无关。

当高斯脉冲串在光纤中运行时，脉冲功率耗散使光纤温度上升，引起光纤折射率变化，结果产生热折射噪声。在利用光孤子存储环探测引力红移时，热折射噪声会影响光孤子的运行时间，这种影响可以由研究高斯脉冲串给出。在光纤一维热传导方程的基础上，计算出了光纤温度涨落的上限，并确定了脉冲串总运行时间的上限跟脉冲串比特率的关系。通过该关系，人们可以根据运行时间的变化和测量装置灵敏度的要求来选择合适的脉冲串的比特率，从而对设计使用光孤子存储环之类的脉冲串的装置提供帮助，为光孤子存储环探测引力红移提供参考依据。

提出了一种基于改进的棱镜－波导耦合技术实现全光调制的方法。以有机聚合物热光效应为例，泵浦光从等腰三角棱镜顶端垂直入射到光波导上，这样泵浦光和探测光能较容易地耦合到应力点上，从而实现泵浦光对探测光的调制，验证了利用该装置实现全光调制的可行性。观测到基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和蒽醌(An7)染料混合薄膜波导的热光效应的全光调制现象，随着泵浦光功率的增大，探测光功率线性减少，调制响应时间约为20ms。该方法也可以用于具有更快响应时间的基于三阶非线性克尔效应的全光调制或全光开关。

采用在椭圆柱坐标系中分离变量的方法，得到了填充多层介质共焦椭圆同轴线模式特征方程。研究表明：当椭圆退化为圆时，利用角向和径向马修函数的渐进关系，可得到填充多层介质的圆形同轴线的模式特征方程，由此可见，圆形同轴线可看作椭圆形同轴线的特例；当椭圆同轴线内导体半长轴大小为零时，则椭圆同轴线就变成椭圆波导，同样的方法，可得到填充多层介质的椭圆波导模式特征方程。当填充一层介质时，得到了椭圆同轴线和椭圆波导的模式特征方程，结果和相关文献所得结果相同。作为示例，对填充一层介质和两层介质的椭圆同轴线中一些模式色散特性进行了数值计算，分析了椭圆同轴线中介质参数的变化以及椭圆同轴结构的变化等对其传播特性的影响。

采用全矢量定域基函数模型，以聚合物PMMA为基材，研究了椭圆芯三角点阵扁六角结构光子晶体光纤(Photonic crystal fibers，PCFs)的偏振特性，分析了其相位模双折射和群模双折射与相对孔间隔比的依赖关系，并与椭圆芯三角点阵正六角结构PCFs的研究结论进行比较；研究发现，椭圆芯扁六角结构PCF的偏振特性强烈的依赖于光纤的结构参数，由于色度色散的存在，在短波长段，群双折射远远高于相位模双折射，通过适当调节光纤的相对孔径和相对孔间隔比，有望在给定波长实现高双折射和零偏振模色散单模运行。该研究为高双折射聚合物光子晶体保偏光纤的制备提供了理论依据。