本文探究了两种有机膦酸对硫氧镁水泥抗压强度、耐水性能和凝结时间的影响, 通过X射线衍射、同步热分析和扫描电子显微镜测试对硫氧镁水泥的物相组成及微观形貌进行表征和分析。结果表明: 当氨基三亚甲基膦酸(ATMP)掺量在0.75%(质量分数, 下同)时, 相较空白组28 d抗压强度增加了113.99%, 软化系数增加了101.86%; 羟基乙叉二膦酸(HEDP)掺量为0.75%时, 硫氧镁水泥表现出最佳机械强度及较高的缓凝效果, 且软化系数达到0.93; 两种有机膦酸进行复配（总掺量为0.75%）, 当m(ATMP)∶m(HEDP)为3∶1时, 对硫氧镁水泥具有最佳改性效果。有机膦酸能与MgO水化过程中产生的［Mg(OH)(H2O)x］+形成稳定的螯合物, 减缓活性MgO水解为Mg(OH)2的进程, 从而延缓硫氧镁水泥的凝结时间, 为硫氧镁水泥在实际工程中的应用提供了可行性。

以红枣为原料，通过一步水热法合成了具有强烈荧光的碳量子点(CQDs)，通过荧光光谱、紫外-可见光谱、红外光谱、X射线粉末衍射光谱对其发光特性进行了研究，并基于KMnO4与CQDs形成无辐射复合体，构建了“关-开”型荧光探针用于芦丁的高灵敏度检测。实验发现，在pH=4.00的HAc-NaAc缓冲溶液中，KMnO4的加入可使CQDs的荧光发生显著猝灭，体系的荧光信号处于“关闭”状态；加入芦丁后，由于KMnO4更易与还原性药物芦丁发生反应，将KMnO4从CQDs表面移除下来，使CQDs的荧光得以恢复，体系的荧光信号处于“打开”状态。对反应的机理进行初步探讨，考察了各种反应条件，在优化的实验条件下，CQDs荧光探针荧光恢复值ΔF与芦丁的浓度在2.5×10-7~1.0×10-5 mol/L范围内呈良好线性关系，方法检出限为1.5×10-7 mol/L。该方法应用于样品中芦丁的测定，结果满意。

为了获得适用于非线性差频法产生太赫兹波的双波长半导体激光器，设计并利用普通光刻技术制备了一种双波长高阶光栅分布布拉格反射(DBR)激光器。这种DBR 激光器是在条宽为100 μm 的光波导上，制备了一组周期为9.5 μm，沟槽宽度为1.36 μm，光栅长度为100 μm 的高阶光栅结构，实现高功率连续双波长激射，短波长光模式的边模抑制比大于35 dB，长波长光模式的边模抑制比为39 dB，光谱半峰全宽均为0.04 nm，双波长间隔大于0.58 nm，适用于光混频产生太赫兹波。注入电流1.2 A 时，实现了单边88 mW 的高功率激射。提出了一种可实现高功率双波长激光输出的高阶光栅DBR 激光器结构，为双波长半导体激光器的大规模生产提供了一种新方法。

为了实现808 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)的高功率输出, 对808 nm VCSEL的 分布式布拉格反射镜(DBR)结构材料进行了优化设计, 分析了AlxGa1-xAs材料中Al组分对于折射率与吸收的影响, 并最终确定了材料。采用非闭合环结构制备了2×2 VCSEL列阵。通过波形分析法对VCSEL列阵的功率进行了测量: 在脉冲宽度为20 ns、重复频率为100 Hz、注入电流为110 A的条件下, 最大峰值功率为30 W; 在脉冲宽度为60 ns、重复频率为100 Hz、注入电流为30 A的条件下, 最大功率为9 W。对列阵的近场和远场进行了测量, 激光器垂直发散角和水平发散角半高全宽分别为16.9°和17.6°。

对于梯度变化较大的光学自由曲面，采用模式化方法对光学面整体重构，其重构精度受到限制，无法满足要求，而且曲面局部特性无法精确表征。针对以上问题提出了基于Zernike多项式和径向基函数的自由曲面重构方法，提高自由曲面的重构精度。将整个自由曲面分解为多个圆形子区域，在各个圆形子域中采用Zernike多项式作为基函数进行曲面局部拟合，然后利用径向基函数形成整个自由曲面。通过数值实验对5种不同类型的曲面进行重构分析，实验结果表明，自由曲面重构精度优于纳米量级，验证了所提重构方法的适应性和高精度，在现代光学系统制造和检测中具有一定的应用前景,同时对自由曲面重构中的一些关键问题进行了讨论分析。

利用红外波长的激光对微光系统进行辅助照明，改善目标区域的环境照度和对比度，使目标从视场中凸显出来，提高微光系统的探测距离，改善观察效果。采用距离选通技术，合理匹配激光脉冲与选通像增强器的工作时序，屏蔽目标前后非目标反射光以及来自大气中悬浮微粒产生的杂散光干扰，解决同轴照明后向散射问题，达到只观察选定距离内目标的目的。通过微光选通望远镜的工程实践，将激光距离选通技术成功地运用于微光探测领域中，在无月星光，照度为1×10-3lx，大气能见度为10 km条件下，对中型坦克或卡车侧面目标的识别距离可达到1 400 m。

针对高压隔离光电耦合器的隔离电压提高到22kV后信号传输特性恶化的问题，提出了在光源和探测器间引入导光管结构的方法，利用导光管的聚光特性弥补间距增大导致的探测器对光源发散角的降低，使探测器接收到足够的光功率，以保证器件的信号传输特性满足要求。对探测器接收光功率占光源光功率的比例进行了对比计算，结果表明，使用导光管的22kV高压隔离光电耦合器可获得与10kV产品相当的信号传输特性，通过样品的制作与测试验证了该计算结果，表明上述方法可行。

为研究闪电特性, 设计了用于闪电实验室场景模拟的大变倍比近红外无焦激光扩束光学系统, 用于模拟不同光斑尺寸的闪电单元。根据高斯光学几何法计算系统外形尺寸, 合理确定了各组份的口径及光焦度; 由ZEMAX软件包优化设计得到系统的光学结构参数, 并对系统整体性能进行了分析评价。该系统变倍比为13, 出射光束光斑均匀、无衍射环, 满足研究闪电信号特性的需求。激光扩束系统的中心工作波长为777.4 nm, 入射光束直径为1.0 mm, 入射激光光束在步进电机驱动下连续可调, 使得出射光束可从φ0.8 mm变化到φ10.6 mm。系统具有镜片少, 结构简单, 变焦轨迹平滑无卡滞等优点, 可用于模拟不同尺寸的闪电单元。

研究了基于多模干涉效应的线形腔可调谐掺镱双包层光纤激光器。激光器主要由单模光纤多模光纤平面反射镜构成的多模干涉光纤反射结构、大模场面积掺镱双包层光纤、宽带介质全反镜和3 dB输出耦合器构成。通过移动反射镜改变多模干涉光纤反射器的峰值波长实现了光纤激光器的可调谐输出。利用974 nm光纤输出半导体激光器作为抽运源，实验获得了从1038.82 nm到1071.06 nm的不同激光波长输出，可调谐范围近32 nm，3 dB带宽约为0.2 nm，平均输出功率为430 mW，激光器斜效率约为31%。