半导体激光器系统的动力学方程是研究混沌激光的重要理论基础，其计算精度直接决定了系统产生混沌激光的仿真可靠性。针对目前国际上普遍采用的光电场分解的两种方法，即光电场的振幅-相位分解与实部-虚部分解方法，本文分别对不同的半导体激光器系统进行了研究，并进行了对比分析。结果表明，两种数值计算方法在输出光复杂度低的情况下计算结果差异较小，但进入高复杂度时，两种方法的数值计算结果存在巨大的差异。分析表明，光电场采用实部-虚部分解的数值模拟精度更高，更适用于产生复杂度较高混沌激光的半导体激光器系统的研究。

极紫外多层膜利用各个界面反射光的相长干涉,在极紫外波段获得了高反射率,已成为极紫外光刻设备中反射式光学系统的核心元件。本文对近年来极紫外多层膜表征、设计和制备领域的研究现状进行了介绍和分析。由于多层膜的光学性能易受膜层界面粗糙度、膜层扩散以及膜厚误差等因素的影响,文中重点对联合多检测技术的多层膜表征、膜系优化算法和膜层界面优化工程进行阐述。除此之外,本文针对联合多项检测技术表征以及鲁棒性膜系设计,讨论了多目标优化算法在极紫外多层膜技术中的应用潜力,展望了多层膜技术在软X射线波段及光谱裁剪等领域的应用。

2017年8月初, 荷兰发现大范围鸡蛋受杀虫剂氟虫腈污染。 用拉曼光谱检测的方法对解决氟虫腈检测问题做了一定的探索。 为了获得氟虫腈分子的分子结构振动信息, 根据密度泛函理论中的B3LYP 杂化泛函和6-311G++（d, p）基组, 对氟虫腈分子进行了几何结构优化和频率计算, 得到了该分子的稳定构型和全部振动模式, 计算了氟虫腈分子稳定构型的拉曼散射光谱。 利用HORIBA公司的T64000型光栅共聚焦显微拉曼光谱仪采集了FP的拉曼光谱并配合使用Ag/Cu纳米基底采集了表面增强拉曼光谱, 较强峰出现在211, 308, 350, 867, 1 323和1 432 cm-1处, 次强峰出现在254, 407, 443, 463, 511, 607, 646, 712, 800, 1 065和1 639 cm-1处。 结果表明, 理论计算得到的振动频率与实验测量值在全部较强峰处和部分次强峰处吻合的较好。 并对FP分子200～2 000 cm-1区间内各频率谱线对应的振动模式进行了归属指认, 6个较强峰依由小到大的次序分别指认为21H-22H蜷曲振动, 10F-11F变形振动和21H-22H面外摇摆振动, 15N-22H蜷曲振动, 6C伸缩振动和21H面内弯曲振动, 苯环呼吸振动和9C伸缩振动, 7H-8H面内弯曲振动。 发现表面增强拉曼光谱相对于拉曼光谱整体有微小的频移, 两者整体吻合较好, 表面增强拉曼光谱中211, 867, 1 400和1 432 cm-1处的峰得到了选择性增强, 根据表面增强拉曼光谱的选择定则, 解释为相关振动峰的原子与银衬底表面或许为接近垂直的状态, 并可能与银表面吸附。 下一步计划将氟虫腈混入鸡蛋中, 对氟虫腈在鸡蛋中不同浓度情况下进行指认研究。 研究结果可为氟虫腈的拉曼光谱分析提供理论依据, 将促进食品和农产品中氟虫腈残留的快速检测和在线检测研究。 将拉曼光谱作为对传统化学检测方法的补充。

极紫外(EUV)宽带多层膜的光谱性能对膜厚控制精度要求较高，仅由时间控制膜厚的镀膜系统难以满足其精度控制要求。本文提出了基于进化算法的宽带EUV多层膜离散化膜系设计方法，与传统膜系设计相比，离散化膜系所制备多层膜具有更为优良的EUV反射光谱性能。为验证离散化膜系设计在宽带EUV多层膜研制中的优越性，采用磁控溅射方法对具有离散化膜系的宽带多层膜反射镜进行了制备和测试。测试结果表明: 研制的宽角度多层膜反射镜可实现入射角带宽为0°~17°，高于41%的反射率; 研制的堆栈宽角度多层膜反射镜可实现入射角带宽为0°~18.5°，高于35%的反射率; 研制的宽光谱多层膜反射镜可实现波长带宽为12.9~14.9 nm，高于21%的反射率。

用荧光光谱法和拉曼光谱法对香皂中荧光增白剂进行了定性测量。对常见的19个品牌不同系列共46种香皂和8种荧光增白剂进行研究。逐一对样品进行荧光光谱及拉曼光谱的检测,根据光谱检测结果分析香皂样品是否含有荧光增白剂及其荧光增白剂种类。研究结果表明8种香皂含荧光增白剂,7种包装成分表中有标注,但有6种不准确,1种并未标注其含有荧光增白剂成分。

提出了一种基于量子遗传算法的宽带极紫外多层膜的离散化设计方法, 解决了在膜系设计中普遍采用的遗传算法存在求解精度低的问题.同时在基于量子遗传算法的膜系设计方法中对膜系进行了离散化设计, 解决了在仅由时间控制膜厚且沉积速率较大的镀膜系统中的膜厚高精度控制的问题.依据量子遗传算法的膜系设计结果采用磁控溅射镀膜系统镀制宽带极紫外多层膜.测试结果表明, 宽角度极紫外多层膜的入射角为0°~15°, 反射率达45%以上; 宽光谱极紫外多层膜的入射波长为13~15 nm, 反射率达20%以上.相关研究工作为宽带极紫外多层膜的研发提供了另一种可供选择的且较优的搜索优化算法, 同时该算法结合实验, 实现膜厚的离散化设计, 使镀制出的多层膜具有较好的光谱性能.

掠入射X射线反射(GIXR)由于检测精度高且对检测薄膜的无损伤而被广泛用于薄膜检测和高精度表征。GIXR是一种基于数值拟合的间接检测方法, 因此在薄膜微观结构的求解, 特别是复杂多层膜膜系的求解过程中对数值优化算法的要求较高。为此提出了基于量子衍生遗传算法(QIGA)的薄膜GIXR拟合求解方法, 并基于QIGA对Si单层膜和等周期Mo/Si多层膜的GIXR分别进行拟合求解。结果表明, 该方法具有求解速度快、拟合精度高的明显优势, 说明QIGA在光学薄膜表征方面有潜在的应用价值。

为提高基于量子进化算法(QEA)在宽带极紫外(EUV)多层膜设计中的求解效率和精度，本文利用宽带多层膜的光学性能评价函数的梯度信息改进QEA，建立具有明确进化方向的适用于宽带EUV多层膜设计的改进型量子进化算法(IQEA)。对比分析了基于IQEA和QEA的宽带Mo/Si多层膜的膜系设计过程和结果，结果表明，基于IQEA的多层膜膜系设计理论方法具有更优越的求解效率和精度; 同时，IQEA同样可以小种群规模进行多参数优化。基于IQEA的宽带Mo/Si多层膜的设计理论实现了包括入射角为0°~18°，反射率达50%的宽角度多层膜，以及反射光谱带宽为13~15 nm，反射率达25%的宽光谱多层膜的设计。基于IQEA的宽带高反射率EUV多层膜的理论膜系设计方法为复杂多层膜的理论设计提供了一种可供选择的高效膜系设计方法。

提出了一种基于实数编码量子进化算法(RQEA)的宽角度极紫外(EUV)多层膜理论膜系的设计方法。采用基于实数编码的遗传算法(RGA)和RQEA对宽角度Mo/Si多层膜进行了理论设计和分析, 发现RQEA具有种群规模小、搜索效率高和求解精度高的明显优势, 体现出RQEA在光学薄膜设计领域的潜在应用价值。同时, 设计出入射光波长为13.5 nm、在入射角0°～18°范围内反射率可达50%的宽反射带Mo/Si多层膜。