围绕高性能GaN基垂直腔面发射激光器(VCSELs), 设计了两种具有不同光电耦合强度的InGaN/GaN量子阱(QWs)样品, 研究了它们的光学性质。样品A在腔模的两个波腹处各放置两个InGaN耦合量子阱, 而样品B在腔模的一个波腹处放置5个InGaN耦合量子阱。计算表明样品A具有较大的相对光限制因子1.79, 而样品B为1.47。光学测试发现样品A有着更高的内量子效率(IQE)和更高的辐射复合效率。使用两种样品制作了光泵VCSEL结构, 在光激发下实现激射, 其中基于样品A的VCSEL有着更低的激射阈值。结果表明有源区结构会显著影响量子阱与光场的耦合作用、外延片的内量子效率、辐射复合寿命和VCSEL激射阈值, 同时也说明样品A的有源区结构更有利于制作低阈值的VCSEL器件。

宽禁带半导体薄膜,包括碳化硅,氮化镓和氧化锌及其化合物以及异构体,带隙普遍在3.2 eV以上,一阶声子特征峰在100至1500 cm-1之间。确定能带宽度和声子特征峰有很多方法,比如光致发光、拉曼散射、光学透射谱等,我们提出了一种结合椭圆偏振光谱与红外傅里叶反射谱进行传输矩阵分析的方法,能够同时确定从紫外波段（约250 nm）到远红外波段（约22000 nm）的薄膜材料色散关系和膜厚。我们构建了基于谐振子的光学函数模型,并论证这个模型很适合用于模拟由各种不同波长入射光波造成的共振吸收。

立方碳化硅(3C-SiC)薄膜通过化学气相沉积(CVD)制备在Si(100)衬底上。本论文主要通过椭偏光谱仪(SE)和拉曼散射仪对3C-SiC薄膜的微观结构和光学性能进行进一步的研究。根据SE的分析获得3C-SiC薄膜厚度；根据拉曼散射的分析:可从TO模式和LO模式的线形形状的拟合得到样品的相关长度和载流子浓度。结果表明:该碳化硅(3C-SiC)薄膜质量随膜厚度增加而得到提高,同时分析了外延层厚度对薄膜特性的影响。

三片具有不同载流子浓度的n型6H-SiC体材料用于83 K到673 K的变温拉曼散射研究，能够得到变温的拉曼散射模。通过测量可以得到,随着温度的增长,不同的声子散射模的拉曼峰逐渐变小。运用声子频率的温度特性计算公式,对三片样品的三个声子模的峰位进行拟合能够得到很好的拟合结果。6H-SiC样品的纵光学声子模(LOPC)的拉曼位移像其他的拉曼模一样,随着温度的增加而变小。在较高的温度时所有的声子模明显展宽。

采用超短皮秒脉冲激光激发制备了SnO2∶F 玻璃衬底和石英衬底的CdTe多晶薄膜，在室温下测量其稳态和瞬态荧光光谱。结果表明，随着激发功率的增大，其荧光光谱峰逐渐展宽，并发生蓝移。对于退火处理的样品，其荧光光谱伴随主峰旁出现一个肩峰，是Cl 原子与富Cd区存在的空位形成复合体引起的发射。其瞬态荧光光谱寿命呈双指数衰减，即表面效应所引起的慢过程和带边激子态发射的快过程组成。样品退火处理后荧光寿命变长，有利于电子-空穴对在复合发光前分离，提高电子空穴的迁移率，改善其光伏性能。

通过室温下的时间积分光致发光(PL)谱，研究了阱宽Lw渐变的ZnO/Mg0.1Zn0.9O单量子阱在高激发强度下的能带重正化与阱宽的关系。实验中光生载流子浓度为n=1.6×1014 cm-2，在Lw从2.3 nm渐变到4.3 nm，PL谱峰位的红移量从5.9 meV变化到97.1 meV。红移量随阱宽增大而增加，但增加率却逐渐减少。当Lw>2αB(αB，ZnO体材料激子玻尔半径，约为2 nm)时，红移量逐渐呈现出饱和的趋势(100 meV)。研究发现峰位的红移是由于多体效应所导致的能隙收缩以及在高的激发强度下带内填充效应的这两种机理相互竞争的结果。

使用闭环控制的自适应控制光学系统对飞秒激光的波前进行调控, 可以有效改善激光与物质相互作用中由于相位畸变或光路偏差导致的效率下降。利用可编程纯相位的液晶空间光调制器结合模拟退火算法设计的自适应优化系统, 在BBO晶体的飞秒倍频过程中实现了对相位畸变和光路偏差导致倍频效率下降的自动补偿, 从而实现飞秒倍频效率的最优化。

室温下采用640 nm的飞秒脉冲激光泵浦ZnO纳米针得到双光子诱导的光致发光谱。结合单光子下的研究结果，实验分析了双光子泵浦下样品随着受激能量增强产生的三种紫外发射行为并归结为自由激子自发辐射，激子-激子散射和电子空穴等离子体复合。双光子泵浦下ZnO纳米针的受激阈值是4.82 GW/cm2，远小于其他ZnO微纳材料的双光子阈值(TW/cm2)。结果表明：这种新型的ZnO纳米针结构能更有效地产生双光子激射，这在纳米激光器方面将会有很大的应用前景。

在研究总结现有超短激光脉冲测量方法的基础上,对皮秒激光脉冲的测量及飞秒激光脉冲自相关二次谐波(SHG)的测量方法进行了统一的校正.实验中,利用迈克尔逊干涉光路的相对光程差,产生已知时间间隔,作为时间基准对皮秒、飞秒激光脉冲的测量进行了标定.

用抽运 探测技术测量光学响应材料非线性极化率的方法,研究了稀土材料非线性折射率的共振增强和超快响应的非线性动力学过程。测得钕玻璃的三阶非线性折射率强度系数为10 -14 cm2/W,比其基质的非线性折射率强度系数提高了2个量级。用该方法研究了Nd:YVO4、Er:YAG等晶体的超快非线性响应过程。实验结果与理论分析表明,抽运 探测技术是测量非线性极化率的简单而又灵敏的方法。这一测量技术对研究与开发超高速光响应器件具有重要的实用价值。