为了实现在较低剂量下获得较高的分辨率，研制了一款价格低廉的X射线CCD相机。该相机使用硫氧化钆作为转换屏、经一代像增强器增强后的图像通过光锥耦合到CCD相机上；为了提高系统的光传输效率，提出了将像增强器输出直面板或倒像器直接更换成光锥，其小端直接同CCD相机耦合的方案；通过灰度分析计算对比度曲线，拟合得出系统的本征空间分辨率为13 Lp/mm；通过拍摄实际景物，可以清晰地看到其内部的细节，显示出比较好的图像质量。

制备壳厚为2~3nm，核尺寸为15、25、50nm的Au@SiO₂纳米粒子代替Au纳米粒子，用来研究电磁场耦合强度与粒子尺寸和间距之间的关系。实验结果表明处在硅衬底上核尺寸为50nm的Au@SiO₂纳米粒子增强效果更佳。为了进一步提高Au@SiO₂纳米粒子的拉曼活性，将核尺寸为50nm的Au@SiO₂纳米粒子置于光滑的金表面，结果表明罗丹明6G的信号获得了更大的增强。利用时域有限差分法分别计算了不同粒径、间距和处在不同基底材料上的Au纳米粒子二聚体的表面增强拉曼散射(SERS)活性，结果表明粒子尺寸越大，间距越小，处在金衬底上的Au纳米粒子二聚体电磁场耦合强度越高，这与实验结果完全相符。另外，粒子间的耦合方式从粒子间隙转移到粒子与衬底之间，克服了粒子间距不可控的问题。这为获得灵敏度和稳定性更高的拉曼活性基底提供了新的思路。

设计了一种基于菌紫质光致各向异性的相移器, 并把它用于相移干涉计量。取向随机分布的极性菌紫质分子对线偏振诱导光的选择性吸收导致分子取向分布不均匀, 使其呈现宏观的各向异性, 这种各向异性与诱导光的偏振特性密切相关, 圆偏振光经过各向异性的菌紫质薄膜后, 出射光的偏振特性完全由偏振诱导光决定。基于上述原理设计了一种新型的相移器, 用琼斯矩阵法推导了基于相移器的相移干涉原理。该相移器在工作过程中不需要移动Mach-Zender干涉仪内部的任何器件, 仅需要改变外部控制光路中诱导光的偏振取向就可以控制参考光的相位, 有助于提高设备的抗振能力。用最小二乘法对相移干涉结果进行重建, 得到了和实际相位一致的结果, 验证了相移器的可行性。

制备了未修饰以及用柠檬酸钠修饰的两种磁性Fe3O4纳米粒子，并研究了将其掺入到有机光致聚合物中的全息性能，阐述了形成光栅的双扩散原理及抗皱原因.研究表明：掺入这两种纳米粒子后, 材料的全息性能均有所提高，但掺入修饰后纳米粒子的全息性能更为突出，衍射效率可达90%，空间折射率调制度达2.14×103，缩皱率降低至0.8%，说明经柠檬酸钠修饰后的Fe3O4纳米粒子更有利于提高光致聚合物的全息性能.

为了研究分子结构对三光子吸收的影响, 合成了两种新型芴类衍生物, 分别是2,7-二(2-4(甲氧基苯基)乙炔基)-9,9-二辛基-9H-芴(A)和2-溴-7-(2-(4-甲氧基苯基)乙炔基)-9,9-二辛基-9H-芴(B), 采用1064nm的Nd∶YAG激光器测试其三光子吸收截面的方法, 得到了它们的三光子吸收截面分别高达(6.03±0.6)×10-76cm6·s2/photon2和(4.25±0.4)×10-76cm6·s2/photon2的结果, 在高斯03软件下, 用密度泛函方法对这两个分子进行了结构优化, 并用含时密度泛函理论计算了它们的激发态能量和电子轨道。结果表明, 分子内电荷转移方向对三光子吸收存在影响。

利用Heck反应合成了一种新型的共轭长链的芴类衍生物，研究了它的线性和非线性光学特性。测试了它在石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯和二甲基甲酰胺（DMF）四种不同极性溶剂中的紫外吸收和荧光光谱特性，结果表明溶剂极性对新物质紫外吸收光谱和荧光光谱有一定程度的影响，随着溶剂极性的增加，吸收光谱和荧光光谱均红移。在激发波长为1064 nm皮秒激光器作用下，测试了新物质的光学非线性光限幅效应，结果显示其透射率随入射光强的变化呈现非线性降低，限幅效应明显。根据分析得出，此光限幅效应是由三光子吸收引起。通过数据拟合，得出了新物质的三光子吸收系数γ为5.4×10-21 cm3/W2及相应的三光子吸收截面3为7.3×10-77 cm6·s2。

研究了一种掺杂亲水性纳米氢氧化镁颗粒的丙烯酰胺基光致聚合物厚膜的全息存储特性。用Ar+激光器514 nm波长的光对材料进行曝光，实验结果表明，在丙烯酰胺基光致聚合物全息材料中掺入氢氧化镁纳米粒子，不仅有效地提高了材料曝光记录过程中的维度稳定性，抑制材料的体积缩皱，而且衍射效率和其他全息性能参数都有了一定的改善。同时存在一个最佳的掺杂浓度，使得材料的最大衍射效率可以达到93.7%，最大折射率调制度达到2.13×10-3，样品缩皱率减少为1.61%。将模拟图像存入样品，得到的衍射再现图像的保真度较高。所有这些结果表明，将亲水性氢氧化镁纳米粒子分散在丙烯酰胺基光致聚合物中是一种改善材料全息性能的有效方法。

为了降低光致聚合物材料的缩皱，进一步提高材料的衍射效率，制备了一种掺杂TiO2纳米颗粒的光致聚合物材料。该材料以亚甲基蓝作为光敏剂，用波长为647 nm的激光对其进行曝光。研究表明，聚合物中掺入TiO2纳米颗粒后，材料的缩皱率明显降低，衍射效率也有所提高：掺入36 nm的TiO2颗粒后，样品的缩皱率由3.2%降为2.4%，衍射效率从68%提高至70.8%；而掺入10 nm的TiO2颗粒后，样品的缩皱率仅为0.8%，衍射效率最高可达78.1%。说明掺入小粒径的TiO2更有助于提高材料的全息特性。

为了降低光致聚合物材料的缩皱，制备了一种掺杂Mg(OH)2纳米颗粒的光聚物材料，并研究了该材料的全息存储特性。该材料以亚甲基蓝作为光敏剂，用波长为647 nm的激光对其进行曝光。研究表明，聚合物中掺入Mg(OH)2纳米颗粒后，材料的缩皱率由3.2%降为1.6%，衍射效率从75%提高至89%，折射率调制度最高可达2.24×10-3；在制备的样品中进行了模拟图像存储，再现图像仍然清晰。说明在光致聚合物中掺入Mg(OH)2纳米颗粒，有助于提高材料的全息特性。

为寻找一种新型的红敏光致聚合物, 用干法处理制备了一种天青Ⅰ 敏化的光致聚合物材料, 并研究了它的全息存储特性。用He-Ne激光器632.8 nm波长的光对材料进行曝光, 通过实验装置测量和相应的公式计算, 得到材料的透过率、衍射效率、感光灵敏度以及折射率调制度, 发现该材料最大衍射效率达到了66%, 材料的最佳厚度为140 μm, 最大透过率接近80%, 最大感光灵敏度为1.5×10-3cm2/mJ, 最大折射率调制度为9.7×10-4, 将模拟图像存入样品, 得到的透射图像与衍射再现图像保真度较高, 所有这些结果表明该光致聚合物适合用于高密度全息存储。