建立一种能够快速、定量检测掺假普洱茶中香豆素、香兰素、乙基麦芽酚三种常见香精的方法。利用傅里叶变换近红外光谱技术结合偏最小二乘法对香精掺假普洱茶进行定量分析。分别建立三种掺假香精成分的定量分析模型,并对比基于不同预处理方法和未经光谱预处理的定量分析模型的预测能力。结果表明:结合不同光谱预处理方法实现的针对香豆素、香兰素和乙基麦芽酚三种香精的预测均方根误差分别为0.1461,0.1678,0.1800,预测决定系数分别为0.7989,0.7350,0.6938,三种香精的检测限为0.2 mg/g。近红外光谱技术结合偏最小二乘定量分析方法可以实现掺假普洱茶中三种香精成分的快速检测分析。

太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)是用于实现自混合干涉的半导体激光器。利用自混合干涉效应,实验测量了THz-QCL频谱、线宽增强因子以及反馈光耦合系数。搭建了THz-QCL自混合干涉光路,基于THz-QCL驱动电压,获得了具有高信噪比的自混合干涉信号及其随反馈光光程变化的曲线。通过对自混合干涉信号进行解析,准确获得了THz-QCL在不同工作电流和温度下的激射频谱,频谱的分辨率反比于反馈光光程的变化。基于自混合干涉信号,分析得到了THz-QCL的线宽增强因子以及反馈光耦合系数。所实现的自混合干涉测量技术有望发展为物质的太赫兹频谱识别和测量技术。

研究高斯光束经螺旋相位板和轴棱锥产生高阶贝塞尔-高斯涡旋光束的离轴传输情况,对于离轴高阶贝塞尔-高斯光束的成因、 光强分布操控、光斑定位等实际应用具有一定的理论指导意义。利用菲涅尔衍射积分的卷积算法(Triple fast Fourier transform, T-FFT)对离轴高阶贝塞尔-高斯涡旋光束进行仿真分析,着重研究了螺旋相位板和轴棱锥的错位参数、拓扑荷数 以及传输距离等参数对光束带来的影响。分析表明:离轴高阶贝塞尔-高斯光束具有不均匀的光强分布,由于轴棱锥的偏移, 光束会整体发生偏移,传输不同距离光强不均匀分布情况不同,不同的拓扑荷数只影响光斑的扩展,螺旋相位板和轴棱锥离 轴参量值的多种组合会导致多种不同的光强分布情况,甚至出现暗核偏移。

为解析脉冲激光对靶材的破坏效果与激光各参数之间的关系, 提出了一种基于数值计算方法的仿真模拟方案, 开发了一套脉冲激光辐照靶材的热-力效应数值仿真软件。采用对照法, 分别对激光功率、激光能量、激光光斑大小、脉冲宽度和间歇时间等五个参量进行控制, 对比不同参数条件下激光破坏靶材的效果, 讨论并得出了优化脉冲激光破坏靶材的方法。仿真结果表明, 激光能量和功率密度与破坏效果之间是非线性关系, 随着二者的增加, 对破坏效果的边际加强效果减弱; 随着间歇时间的增加, 破坏效果先增大后减小。对于确定的靶体目标, 通过增加脉冲激光的输出能量和功率密度, 减小光斑半径, 调整脉冲间歇时间, 可以使得脉冲激光辐照靶材的破坏效果达到最佳。

对单模光纤中的孤子自频移效应进行了数值仿真和实验研究, 分析和验证了光纤和孤子脉冲的各种参数对孤子自频移的影响。利用分步傅里叶方法进行数值仿真, 发现孤子频移量随孤子脉冲峰值功率与光纤非线性系数的增加而增加, 随孤子脉冲宽度以及光纤色散的增加而减小。对2 km单模光纤中的孤子自频移效应进行实验研究, 通过调节孤子峰值功率实现了5.44~26.64 nm的连续可调谐移频, 所得结果与数值仿真结果一致。研究表明, 通过灵活调节孤子脉冲和光纤的各个参数, 可以有效地调节孤子频移量, 这为孤子自频移的多种实际应用提供了指导。

研究了一种单双波长可切换的线偏振掺镱双包层光纤激光器结构，腔内插入可以绕光轴方向旋转的立方体偏振分束器(PBS)进行偏振控制，实现单双波长的转换。激光谐振腔由高反射率的双色镜和较低反射率（10.2%）的保偏光纤布拉格光栅（PM-FBG）构成；由于保偏光纤光栅的偏振选择反馈作用增强了偏振烧孔效应，通过调节谐振腔内偏振分束器的旋转角度实现了激光的单双波长之间的切换。利用琼斯矩阵理论分析了偏振态与旋转角度的关系，其结果与实验结果吻合。实验中输出激光的双波长为1070.08 nm和1070.39 nm、功率为1 W、激光信噪比为48 dB、斜率效率为34%、3 dB带宽为0.02 nm。利用格兰汤姆孙棱镜对该激光的偏振特性进行了研究: 单波长运转时为线偏振激光，偏振度达13.37 dB；双波长运转时为正交偏振激光。

利用保偏光纤布拉格光栅（PM-FBG）和高反射率的双色镜构成激光谐振腔，以单模保偏双包层掺镱光纤为增益介质，实现了输出功率为1 W的稳定的双波长激光输出，该激光信噪比为48 dB，斜率效率为34%。利用拱梁调谐方法对输出光栅进行了拉伸和压缩调谐实验,实现的激光调谐范围为8 nm，且调谐过程中双波长的波长间隔变化很小。以格兰汤姆孙棱镜验证了该激光的偏振特性。

利用新型材料石墨烯作为可饱和吸收体, 设计了用于光纤通信和材料加工的环形腔结构脉冲光纤激光器, 实验研究了石墨烯可饱和吸收产生脉冲输出的原理以及输出脉冲激光的特性。通过激光诱导沉积法将石墨烯材料转移到光纤端面并将其置于环形激光腔结构中; 采用974 nm半导体激光器作为抽运源, 掺铒光纤作为增益介质, 调节偏振控制器的角度得到了稳定的锁模输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1 560.1 nm, 重复频率为7.89 MHz, 脉冲光谱3 dB带宽为0.27 nm, 脉冲宽度为14.7 ps。实验显示, 由于石墨烯具有良好的可饱和吸收性能, 损伤阈值比较高, 有望取代单壁碳纳米管成为一种新型的激光锁模材料。

石墨烯材料由于其优异的电学和光学性质，在被动锁模激光器中作为可饱和吸收体，得到了广泛应用。利用化学气相沉积法高温分解甲烷在铜箔上制得单层石墨烯薄膜，并测量了石墨烯的拉曼光谱。将石墨烯薄膜转移到光纤跳线的氧化锆插芯端面上做成可饱和吸收材料。实验研究了环形腔掺铒光纤脉冲激光器的输出特性，激光器由透射率为92%的光纤布拉格光栅作为输出腔镜，获得了峰值波长为1556.7 nm，3 dB带宽为0.068 nm，重复频率为6.042 MHz，脉冲宽度为58.8 ps的脉冲序列，激光阈值为65 mW。

利用800 nm钛蓝宝石飞秒激光器制备了长周期光纤光栅，并实验验证了长周期光纤光栅的高温特性。基于摄像头和电动位移平台设计了激光精确对准光纤纤芯的方案；以计算机控制1.3 mW飞秒激光，使用逐点曝光法在未经载氢处理的光纤上刻写了长周期光纤光栅，实验显示该光栅在1 200~1 700 nm波段的主谐振峰值可达-17 dB。利用高温箱对长周期光纤光栅进行高温传感特性实验，在300~800 ℃得到的主谐振峰温度响应灵敏度为0.056 nm/℃，线性度为0.992。实验结果表明，提出的以800 nm钛蓝宝石飞秒激光器制备长周期光纤光栅的方法稳定可靠，写制的光栅在高温环境下变化均匀，不易退化，响应特性良好，适用于高温检测。