六角铁氧体由于其具备高温下的低场磁电耦合特性, 有望应用于新型多态存储器及磁电传感器等微电子器件。利用Ti ⁴⁺离子对M型六角铁氧体BaFe₁₂O₁₉进行B位掺杂, 不仅可以调控材料的磁结构和磁学特性, 同时, Ti离子在六角铁氧体B位的不等价掺杂还可以产生相关缺陷、载流子和变价Fe离子进而改变其电学特性。本研究采用固相烧结法制备了M型六角铁氧体BaFe_12-xTi_xO₁₉ (x=0, 0.5, 1, 1.5)陶瓷, 并对其进行了性能表征和测试, 研究了B位Ti ⁴⁺掺杂对材料结构、磁学和介电特性的影响。研究结果表明, BaFe_12-xTi_xO₁₉呈现上、下自旋反平行的亚铁磁序。当Ti ⁴⁺离子掺杂量较低时, 更易取代位于上自旋格子的Fe ³⁺离子, 其磁化强度随Ti掺杂量的增加而减小; 随着Ti ⁴⁺离子掺杂量的进一步增加, 位于下自旋格子的Fe ³⁺离子也会逐渐被取代, 此时, 饱和磁化强度随掺杂量的增加而增加。此外, Ti ⁴⁺离子的引入也会使晶粒内部呈现半导性, 在晶粒/晶界处产生Maxwell-Wagner界面极化, 故而M型六角铁氧体BaFe_12-xTi_xO₁₉陶瓷会出现明显的低频介电增强并伴随着Maxwell-Wagner介电弛豫。

松材线虫病又叫松树枯萎病, 是由于松材线虫寄生在松树上引起的毁灭性死亡病害, 其发病速度快、 传播迅速、 防治难度大。 如何识别松材线虫害并对其程度进行估测, 对我国森林资源及生态环境保护具有重要意义。 研究表明, 马尾松叶绿素、 水含量会随着虫害程度的加深逐渐减少, 不同虫害程度的马尾松光谱反射率呈现较大差异, 因此光谱分析技术在虫害程度估测方面具有独特优势。 针对不同虫害程度的马尾松样本, 研究了其光谱特征参数的变化规律, 以实测光谱特征参数为自变量, 样本虫害程度量化值为因变量, 利用线性回归方程构建了虫害程度估测模型。 该研究在光谱特征指标选择和估测模型方法上作了有价值的探索, 对评估松材线虫病害有一定的指导意义, 可为相关研究及当地精准农业提供科学支持和应用参考。 首先针对不同虫害程度的马尾松样本, 研究其在绿光、 红光及近红外波段内的光谱反射率变化规律, 构建指示样本虫害程度的六个光谱特征参数: 绿峰反射率（RGP）、 绿峰位置（GPP）、 红谷反射率（FRB）、 红谷位置（RBP）、 红边斜率（RES）、 红边位置（REP）, 分析光谱特征参数与虫害程度的相关性。 然后构建虫害程度估测模型, 其步骤可描述为: （1）计算健康、 轻度、 中度、 重度四种不同虫害程度下的样本光谱特征参数RGP, FRB和RES; （2）量化健康、 轻度、 中度、 重度四种样本虫害程度值; （3）以实测光谱特征参数为自变量, 样本虫害程度量化值为因变量, 利用线性回归方程构建虫害程度估测模型。 实验中选取重庆市涪陵区永胜林场、 冒合寨工区的马尾松林为研究对象, 随机选取健康、 染病、 完全枯死的马尾松植株进行监测。 数据采集过程中使用ASD野外光谱分析仪FieldSepc4, 采集波段范围为从可见光400 nm到近红外波段1 100 nm处, 分辨率为1 nm。 共采集了70条马尾松植株的有效光谱数据, 根据不同虫害程度, 将其划分为健康、 轻度、 中度、 重度和枯死五种类型, 并利用Matlab软件进行处理分析, 得到其光谱反射率曲线。 选择涵盖绿光区（510～580 nm）、 红光区（620～680 nm）和近红外区（680～780 nm）三个波段, 计算各个波段的光谱特征参数, 构建虫害程度估测模型。 实验结果表明: （1）针对枯死样本, 其“绿峰”和“红谷”特征消失, 红边陡峭上升趋势被拉平。 其他几种类型样本光谱特征参数RGP, FRB和RES与虫害程度呈负相关, 虫害程度越深, 其光谱特征参数值越小, 即健康（RGP）>轻度（RGP）>中度（RGP）>重度（RGP）, 健康（FRB）>轻度（FRB）>中度（FRB）＞重度（FRB）, 健康（RES）>轻度（RES）>中度（RES）>重度（RES）。 （2）随着虫害程度加深, 光谱特征参数GPP向长波方向移动, 即存在“红移”现象, 而光谱特征参数RBP和REP向短波方向移动, 即存在“蓝移”现象。 （3）与一元线性估测模型相比, 二元线性估测模型具有较大的相关系数R2, 较小的估计误差E以及残差。 实验中对两棵马尾松样本虫害程度进行估测, 二元线性估测模型的结果为PD=2.990 7和PD=3.679, 与实际情况相符。 在后续研究中将对1 100~2 500 nm波段特征进行相关性分析。

采用时域有限差分方法(FDTD)对探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻(PSPRN)技术中探针的引入对表面等离子体共振(SPR)产生的影响进行了模拟分析，以获得最佳的光刻实验条件。结果表明，高斯光束聚焦光斑越小，SPR场增强效应也越小。接触模式下，针尖曲率半径为10 nm的硅(Si)，35 nm，100 nm的金(Au)探针，分别使SPR共振角变化了0，0.8°和1°。且对于Au探针，针尖曲率半径大的，针尖处的局域场增强效应要小。分析表明，采用针尖曲率半径为10 nm的Si或35 nm的Au探针，在合适的SPR膜层上通过调整光入射角度，很有可能实现50 nm的光刻记录点。

通过理论计算获得了全反射时分层介质中p偏振光的透射系数计算公式, 并采用时域有限差分(FDTD)方法进行了验证。计算所获得的公式与传统的采用分层介质的特性矩阵法计算获得的相似, 不同之处在于当发生全反射时, 公式多了一个全反射修正因子。此外, 采用FDTD模拟的两层介质的全反射结构及表面等离子体共振(SPR)膜系结构的结果与修正后的公式符合得很好。该修正公式是对分层介质中电磁波传播的完善, 是对一些有影响力的文献关于场增强因子的修正, 它对SPR及倏逝场的研究具有参考价值。

Kretschmann型激发表面等离子体共振(SPR)膜系结构是探针诱导表面等离子体共振耦合纳米光刻技术(PSPRN)的关键部分之一。采用多层介质的特性矩阵法计算膜系结构的透射系数和反射率,对PSPRN所需的单膜层、双膜层及三膜层膜系结构进行了优化设计。计算结果表明,光波波长为514.5 nm时,对于选定材料的最佳膜系结构是Ag膜厚度为46 nm的单膜层结构,Ag膜厚度为24 nm,AgOx厚度为95 nm的双膜层结构及Ag膜厚度为44 nm,SiO2厚度为180 nm,AgOx厚度为10 nm的三膜层结构,提出了记录层材料应选择折射系数小且吸收系数尽可能小的光刻材料的观点。

采用反应性磁控溅射法制备了NiOx薄膜，并结合椭圆偏振仪、XRD和XPS研究了溅射参量对其光学常量的影响.NiOx薄膜的光学常量随着O2/Ar流量比的增大而减小；热退火后，折射率增大而消光系数下降了50%；溅射功率越大折射率也越大，而工作气压越大折射率反而越小.这些变化分别与薄膜中存在间隙O和Ni空位、NiOx分解以及NiOx薄膜的致密度有关.

提出了一种在原子力显微镜(AFM)基础上设计的探针诱导表面等离子体共振纳米光刻(PSPRN)系统。此系统不但实现了探针的精确控制,而且由于系统本身具有AFM的全部功能,因此可以实时检测样品表面的形貌以及光刻效果。系统采用改进的Kretschmann型共振耦合器件,在棱镜和样品基板之间注入匹配折射率油,使样品更方便更换;利用声光调制器与AFM配合实现了等离子体激发光照射时间的精确控制。通过初步实验,在银(Ag)膜表面获得了直径100 nm左右的光刻点,验证了PSPRN的可行性。研究了光照时间、激光功率、激光入射角、材料厚度等因素对光刻点大小、深度的影响,为实现更小的光刻点提供了参考。

为了有效地避免鬼像破坏，针对采用离轴多程放大的高功率固体激光实验装置的光路特点，利用“光路二叉树”原理和“矩阵光学”方法，将全光路“单元化”为主放大、助推放大、反转器和输出4个部分进行光线追迹和鬼像分析，给出了各个部分的主要鬼像分布．并通过将鬼像分析的结果与前期实验中发现的现象进行比对，证明了此种分析方法的可行性和可靠性．从而为在今后实验装置的改造和类似系统的设计中有效的分析和规避鬼像提供了理论和实验依据．

复合型二元光学器件作为一种新型色散和相位补偿元件,由于其色散的特殊性,在超强超短脉冲激光的色散和波前补偿中具有特殊的意义。提出并研究了利用复合型二元光学器件同时补偿全钕玻璃啁啾脉冲放大(CPA)系统中的色散和相位畸变,并利用光线追迹的方法对二元光学器件模拟了设计和补偿效果。在实验中,利用二元光学器件将100 fs的光束补偿至30 fs左右。实验结果验证了此方法的可行性。