激光照明是下一代大功率固体照明重要的发展方向之一。目前，主流白光激光器件所采用的黄光/绿光陶瓷或晶体的发射光谱中红光组分不足，使得采用这类单一材料的激光照明器件色温偏高、显色指数较低。本文报道了液相法制备的高效率高稳定的Rb2SiF6∶Mn4+ (RSFM)红光单晶，该材料具有宽带蓝光吸收(~450 nm)和窄带红光发射(~630 nm)特征，外量子效率达55.8%。利用该材料组装的暖白光激光照明器件在7 W/mm2功率密度激发下，光效达104.3 lm/W、色温为2 633 K、显色指数为78.3。研究表明，高性能Mn4+激活氟化物红光单晶有望促进暖白光激光照明应用。

大口径硫系玻璃在**及民用高分辨率红外夜视成像领域有着重要的应用价值。现阶段缺少针对大口径硫系玻璃内部缺陷(包括条纹、杂质和裂纹等)进行量化评价的检测技术, 因此硫系玻璃的品质控制成为了限制其大范围发展的瓶颈之一。针对课题组大口径硫系玻璃的透射光谱特性以及现有的近红外照相机的光谱响应特性, 提出了一种工作在近红外波段的大口径硫系玻璃内部缺陷检测技术并设计成像镜头, 镜头包含了使用K9、F6玻璃的三片双胶合透镜, 有效焦距为200 mm, 在近红外波段0.95~1.05 μm实现消色差, 成像质量接近衍射极限。根据镜头特点搭建了大口径硫系玻璃内部缺陷测试装置, 实验验证了镜头的分辨率与设计要求相符, 并可针对大口径硫系玻璃的各种内部缺陷进行有效检测。

针对红外双波段量子阱探测器, 设计了一个可同时工作在 4.4～5.4.m(中波段红外)和 7.8～ 8.8.m(长波段红外)波段的仅含 3片透镜的紧凑型双波段无热化光学系统, 有效焦距为 30 mm, f/#为 2.1。对比先前报道的双波段无热化红外光学系统, 此设计仅采用硫系玻璃材料 Ge20Sb15Se65制备的两片镜片和常规红外材料 ZnS制备的一片镜片, 通过合理分配各个镜片的光焦度达到系统在中波红外及长波红外两个波段的无热化设计效果, 且不含衍射面, 整体结构紧凑, 制备难度低。利用硫系玻璃易于精密模压制备非光学球面的特点, 仅在一片硫系玻璃镜片上设计一处非球面。设计结果显示, 系统在两个红外波段, -40 ℃～60 ℃温度范围内像质良好, 且光学调制函数(MTF)接近衍射极限。

为了对硫系玻璃微球谐振腔在中短红外波段的光学回廊模式进行理论研究和实验表征, 用熔融淬冷法制备了组分为Ge28Sb12Se60的无砷环保型硫系玻璃, 并在此基础上采用漂浮粉末熔融法批量制备出直径分布为50～200 μm的微球谐振腔.在显微镜下挑选出直径分别为112.01 μm和57.63 μm的一大一小两颗微球与自制石英微纳光纤锥进行近场耦合实验, 以窄带宽可调谐激光器为泵浦源测试此耦合系统在1 530~1 560 nm波段的光谱.光谱中明显观测到由微球回廊模式谐振引起的等间距分布的光谱吸收峰.小球、大球的吸收峰间距分别为5.22 nm和2.60 nm, 与米氏散射理论计算得出的一阶TE回廊模谐振峰间距基本相符.实验结果表明新型Ge28Sb12Se60硫系玻璃有望在红外微球光子器件如窄带滤波器、微球喇曼激光器、高灵敏度传感器等领域获得重要应用.

由纳米多孔玻璃制备了Al3+/Eu2+共掺杂的高硅氧玻璃，并研究了在纳米多孔玻璃基质中共掺杂Al3+离子对Eu2+离子450 nm处蓝色荧光强度和荧光峰位的影响。结果表明，共掺杂Al3+离子可分散多孔玻璃中丛聚的Eu2+离子，加之Al2O3较低的声子能量，使Eu2+离子的蓝色荧光发射显著增强；并且由于共掺杂的Al3+降低了Eu2+离子5d轨道劈裂幅度，随着Al3+离子含量的增加，Eu2+离子荧光峰蓝移。

用高温熔融法制备了Tm3+和Ho3+离子双掺的65GeO2-12AlF3-10BaF2-8Li2O-5La2O3氟锗酸盐玻璃.应用Judd-Ofelt理论，获得了Ho3+离子的强度参量(Ω2，Ω4，Ω6)，自发辐射跃迁几率Ar，辐射寿命τ等光谱参量.根据McCumber理论，计算了玻璃中Tm3+和Ho3+离子的吸收截面σa、受激发射截面σe和增益光谱G(λ).在808 nm激光二极管激发下，研究分析了Tm3+离子的交叉弛豫过程和Tm3+敏化Ho3+离子的2.0 μm的红外发射光谱.结果表明，一定浓度Ho3+的共掺提高了Tm3+(3F4)→Ho3+(5I7)之间的能量转移效率，增强了~2.0 μm的红外发光.

用高温熔融法制备了不同Tm3+摩尔分数掺杂的摩尔分数比为0.3(SiO2)0.1(Al2O3)0.1(AlF3)0.5(PbF2)x(Tm2O3)(摩尔分数x=0.5%,1.0%,2.0%,3.0%)玻璃。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3+的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3+各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808 nm波长的激光二极管激发下,研究了不同Tm3+掺杂摩尔分数下玻璃在约1.47 μm与约1.8 μm处的荧光特性,在掺杂摩尔分数约达到2.0%时,在1.8 μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂摩尔分数的增大,其荧光强度反而降低。作者从Tm3+的交叉弛豫与摩尔分数猝灭效应解释了这一荧光强度变化的规律,同时,根据McCumber理论计算了Tm3+跃迁3H6→3F4的吸收截面和跃迁3F4→3H6的受激发射截面。

给出了钕磷酸盐激光玻璃中可能存在的铂磷酸盐、偏磷酸盐化合物的热力学参数。利用这些参数，研究了激光玻璃熔制过程中可能发生的液-固、气-固、气-液等化学反应的方向和限度，分析了玻璃中金属铂颗粒的可能来源、存在方式及迁移过程。结合实验讨论了铂的产生及迁移、最佳除铂工艺途径和钕磷酸盐激光玻璃的除铂机理。

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制成激光染料掺杂有机改性凝胶玻璃(Ormosil)。 用室温下调Q Nd:YAG激光器倍频光(532 nm)泵浦凝胶基, 成功地获得了高转换效率、 长寿命、 可调谐固态染料激光器的激光输出。 其中SiO2-Ormosil基质Pyrromethene 597染料激光器, 激光输出阈值低于10 μJ, 斜率效率η＝61%, 550～594 nm波长范围内连续可调谐, 激光输出能量下降10%所承受的激光脉冲数大于2.5×104个(激光泵浦频率1 Hz, 能量密度1 mJ/cm2)。

研究了新型激光染料吡咯甲川567在SiO2-Ormosil和TiO2-Ormosil介质中的光谱性质。以调Q Nd:YAG激光器倍频光为泵浦源, 实现了Ormosil基质高转换效率、长寿命、可调谐固态染料激光器的成功运转。