A polarization-insensitive mode-order converting power splitter using a pixelated region is presented and investigated in this paper. As TE₀ and TM₀ modes are injected into the input port, they are converted into TE₁ and TM₁ modes, which evenly come out from the two output ports. The finite-difference time-domain method and direct-binary-search optimization algorithm are utilized to optimize structural parameters of the pixelated region to attain small insertion loss, low crosstalk, wide bandwidth, excellent power uniformity, polarization-insensitive property, and compact size. Experimental results reveal that the insertion loss, crosstalk, and power uniformity of the fabricated device at 1550 nm are 0.57, -19.67, and 0.094 dB in the case of TE polarization, while in the TM polarization, the relevant insertion loss, crosstalk, and power uniformity are 0.57, -19.40, and 0.11 dB. Within a wavelength range from 1520 to 1600 nm, for the fabricated device working at TE polarization, the insertion loss, crosstalk, and power uniformity are lower than 1.39, -17.64, and 0.14 dB. In the case of TM polarization, we achieved an insertion loss, crosstalk, and power uniformity less than 1.23, -17.62, and 0.14 dB.

硼硅酸盐生物玻璃以其稳定的结构和优异的生物活性而受到广泛关注, 但生物玻璃在矿化过程中活性呈现初期快而中后期慢的趋势, 造成后期的活性降低。光热可加速生物玻璃降解, 本研究制备了以氮化钛为核、生物玻璃(40SiO₂-20B₂O₃-36CaO-4P₂O₅)为壳的复合生物玻璃, 利用光热场干预生物玻璃的矿化过程。结果表明, 生物玻璃具有显著的光热效应, 光热能力随氮化钛掺杂量和激光功率密度的增加而提高；在体外浸泡中, 近红外光辐照促进了生物玻璃的降解, 浸泡7 d后模拟体液中钙、硼的含量分别增加12%~16%和8%~11%, 加速了羟基磷灰石的生成；细胞增殖活性实验表明样品有良好的生物安全性。因此, 光热场可促进生物玻璃降解和矿化, 对周围细胞影响小, 有望在保障初期生物安全的同时发挥调节作用。

光谱处理在光学研究和应用中具有重要意义。针对特定任务，已经开发了各种设备和仪器进行光谱的滤波、整形与分析、波长解复用等，但还没有具有先进处理能力的多任务光谱处理设备。设计了一种用于光谱滤波的衍射神经网络，其由相位调制型衍射层与探测层构成。在训练过程中加入了波长参数，以实现对宽带信号的处理；通过损失函数的设计，可以对输出光谱进行控制。以可见光波段的宽带信号为例，实现了单、双通带光谱滤波，且中心波段的宽度和相对强度可调节。证明了该光学衍射神经网络可以有效处理宽带光谱，并为实现更复杂的光谱处理任务奠定了基础。

提出了一种基于锥形渐变耦合结构的可扩展多模弯曲波导。该器件利用模式等效折射率匹配原理，通过对称的锥形渐变耦合结构，实现高阶模式与基模的相互转化，完成多模弯曲传输功能。同时，结合时域有限差分方法和粒子群优化算法，优化锥形渐变耦合结构区域，提升器件性能。实验测试结果表明，在1 520~1 600 nm的波长范围内，当输入模式分别为TE₀、TE₁、TE₂、TE₃和TE₄时，该器件的插入损耗分别小于1.71 dB、3.04 dB、2.90 dB、3.16 dB和4.00 dB，对应的串扰分别小于-10.60 dB、-11.35 dB、-10.92 dB、-10.35 dB和-11.45 dB。

提出了一种获得径向偏振光中纵向分量激发拉曼信号的方法，用于解决一般偏振拉曼信号无法检测分子取向垂直于样品的问题。首先使用聚焦后的角向偏振光和径向偏振光激发样品，然后用两种激发光产生的拉曼信号进行计算，得到由纯纵向光场激发的拉曼信号。使用Si(0 0 1)样品和Si(1 1 0)样品验证了该方法的可行性。这对于使用拉曼散射信号测量纵向取向的分子，以及纵向的分子振动模式具有一定意义。

相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)是一种受激拉曼现象，在显微成像时，存在非共振背景，会导致光谱产生峰位偏移和谱线变形。本文利用飞秒激光作为光源，通过光栅滤波系统产生窄带泵浦光，飞秒激光激发光子晶体光纤产生超连续谱作为斯托克斯光，两束光被调制为圆偏振光后同时激发样品产生CARS光谱。通过模拟计算说明圆偏振光可以有效去除各向异性材料CARS光谱中的非共振背景，从而使CARS光谱具有和自发拉曼相似的谱线形状。聚苯乙烯微球和液晶样品的CARS光谱实验结果与模拟计算基本相符，说明圆偏振是一种有效去除CARS光谱非共振背景的方法。

硼硅酸盐生物活性玻璃具有良好的生物活性和骨传导性, 但大多数生物活性玻璃表现出非线性降解和矿化行为, 矿化性能会随着时间而减缓。电场作为一种外场辅助调节的方法, 能够干预玻璃的离子交换和扩散。本研究利用直流电场干预硼硅酸盐生物活性玻璃的体外矿化, 加快降解较慢阶段中硼硅酸盐生物玻璃的生物活性。将熔融法制备的成分为18SiO₂-6Na₂O-8K₂O-8MgO-22CaO-2P₂O₅-36B₂O₃的硼硅酸盐生物活性玻璃浸泡在SBF生理模拟液中, 施加0~90 mA的电流, 研究直流电场对硼硅酸盐生物玻璃降解及体外矿化性能的影响。研究结果表明, 施加电场不仅可以提高硼硅酸盐生物活性玻璃的降解率和离子释放量, 而且有利于玻璃网络水解和表面羟基化, 加速羟基磷灰石的生成。其中失重率比对照组提高了3%~5%, 硼和钙的离子释放量分别较对照组提高了2.3~2.9倍和1.9~2.3倍。对硼硅酸盐生物活性玻璃表面结构分析得出, 暴露在电场下的样品表面生成了磷灰石层。应用直流电场可以提高生物活性玻璃的降解及体外矿化性能, 为提升骨修复效果提供了一种新思路。