金、银、铜等贵金属的纳米结构都具有表面等离激元共振效应, 在表面增强拉曼散射(SERS)和光催化领域具有重要的应用价值。合金纳米颗粒有望兼具多种金属的优点, 赋予金属纳米颗粒更多优良品质。本论文中, 我们通过改进“Brust”法, 成功合成了直径1~5 nm的Au1Ag1和Au1Cu1合金纳米颗粒, 所制备的合金纳米颗粒在空气中具有良好的稳定性, 并在有机溶剂中具有良好的溶解性。利用溶液法组装的Au1Ag1和Au1Cu1合金SERS基底, 分别对532 nm和785 nm的激发光表现出良好SERS性能。相同条件下, Au1Ag1基底比Au基底对R6G探针分子的拉曼信号强度提高了2~4倍, 表现出良好的SERS活性。Au1Cu1合金基底则比Au1Ag1合金和Au基底表现出更强的光催化活性, 在光催化领域表现出潜在的应用价值。

体全息存储技术具有存储密度高、数据容量大、可并行读写、传输速度快等特点，有望解决目前大数据时代面临的数据存储成本高、存储密度小等难题。由于光致聚合物材料的体全息存储器件具有成本低，重量轻，商用价值高等优点，从上世纪90年代光致聚合物材料在体全息存储领域开始受到了广泛关注，成为体全息存储技术中最具有潜力的记录材料。本文从光致聚合物国内外研究进展出发，介绍了光致聚合物在体全息存储技术中体现出的高感光灵敏度、高衍射效率、高分辨率等优良性能。

研究了金纳米颗粒在超短激光脉冲作用下发生的形貌变化,以及由此导致的局域化表面等离激元共振光谱的变化,即“相变”效应。利用化学合成的金纳米颗粒胶体制备由随机分布的金纳米颗粒阵列构成的薄膜。将飞秒激光脉冲作用于薄膜表面,监测激光作用前后样品的显微结构图像和消光光谱的变化。实验结果表明:金纳米颗粒在激光脉冲作用下发生微区熔融、团聚等物理过程,导致金纳米颗粒形貌发生变化和等离激元共振光谱红移。

表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术是一种高灵敏度的检测技术, 已在社会发展的多个领域显示出潜在的应用前景。 SERS活性基底的大面积、 低成本、 可控制备是表面增强拉曼散射光谱学研究领域的热点之一。 利用溶液法将直径小于5 nm的金纳米团簇旋涂成膜, 调控退火温度和时间, 将金纳米团簇融合组装成随机分布的金纳米岛。 由于融合组装过程在150～210 ℃范围缓慢, 控制条件可实现具有高密度增强“热点”的SERS基底, 方法简单、 成本低廉、 面积大、 均匀性高。 我们利用该方法可重复性获得了性能优良的SERS基底。 该基底对表面吸附的单分子层, 具有强烈的表面增强拉曼散射光谱响应, 150～210 ℃退火样品的宏观增强因子106～107量级。 研究表明: 相同条件下150～180 ℃退火, 金纳米团簇首先融合成直径10～20 nm细小金纳米岛; 退火温度190～210 ℃时, 形成10～20 nm细小金纳米岛与50～70 nm金纳米岛混合并存的现象。 拉曼光谱表征显示: 大、 小金纳米岛混合并存样品的宏观增强因子高于细小金纳米岛组成的样品。 经220 ℃退火后, 金纳米团簇完全融合成直径50～100 nm的金纳米岛, 岛间距也随之增大, 导致纳米岛之间的电磁场强度呈指数衰减, 220 ℃退火的样品具有较低的增强因子。 本论文揭示了金纳米团簇的缓慢自组装机制, 分析了金纳米岛的形貌与表面增强拉曼散射光谱的关系, 为该基底的应用研究奠定基础。

综述了近年来基于光纤端面集成金属光子结构传感器的发展状况。按照等离激元共振方式和传感器探测原理的不同, 将其分为基于表面等离激元共振(SPR)的光纤传感器、基于局域化表面等离激元共振(LSPR)的光纤传感器、基于杂化型等离激元的光纤传感器以及基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的光纤传感器。对各类传感器的制备方法、光物理学原理及探测性能进行了概括、对比和总结。

双波长光参量振荡器是一类非常新颖的激光器件。本文阐述了双波长光参量振荡器的工作原理，并总结了双波长光参量振荡器的研究进展，探讨了双波长光参量振荡器发展中存在的技术问题，介绍了双波长光参量振荡器的应用。

研究了小分子材料苝(EPPTC)在高分子材料聚芴衍生物(F8BT)薄膜中的结晶特性随温度的变化规律, 以及由此引起的两种材料构成的异质结中激发复合体荧光发射特性的变化。 实验结果表明, 退火温度的升高会加强小分子与高分子材料在固体薄膜中的相分离。 而小分子相在析出过程中, 会在分子间作用力诱导下发生π—π团聚而结晶。 晶体的尺度在达到小分子材料相变温度之前基本上随温度升高而增大。 这一过程将破坏异质结结构, 减小小分子与高分子间的接触面积, 从而降低激发复合体的形成及其荧光发射强度。 同时, 由高分子向小分子发生的能量转移过程被显著减弱, 而小分子晶相的荧光发射成分提高。 这对于调控有机半导体异质结结构, 进而改善光伏器件性能具有重要意义。

利用激光干涉光刻和金纳米颗粒胶体溶液制备了宽度在100 nm以下且总面积达到平方厘米量级的金纳米线光栅结构.制备过程中，首先在表面镀有厚度约为200 nm的铟锡氧化物薄膜的面积为1 cm×1 cm的玻璃基片表面旋涂光刻胶，然后利用紫外激光干涉光刻制备光刻胶纳米光栅结构.有效控制干涉光刻过程中的曝光量、显影时间，获得小占空比的光刻胶光栅.再以光刻胶纳米光栅作为模板，旋涂金纳米颗粒胶体溶液.充分利用金纳米颗粒胶体溶液在光刻胶表面浸润性差的特点，限制旋涂后留存在光刻胶光栅槽中金纳米颗粒的数量，从而达到限制金纳米线宽度的目的.最后在250℃将样品进行退火处理5 min.获得了周期为400 nm且占空比小于1: 4的金纳米线光栅结构，其有效面积为1 cm2.以波导共振模式与粒子等离子共振模式间耦合作用为特征的光谱学响应特性验证了波导耦合金属光子晶体的成功制备,为小传感体积新型生物传感器的开发提供了性能良好的金属光子晶体芯片.

在高频及低频脉冲种子光的情况下讨论了掺镱双包层光纤放大器的输出特性.在有限差分法中，对于不同重复频率的脉冲种子光，需要设置不同的初始条件以快速计算得到稳定输出.本文给出了在高频和低频情况下设置初始条件的方法，并讨论了作为种子光的准连续高频高斯脉冲峰值功率与其等效连续光功率之间的关系，最后计算了种子光为高频及低频脉冲情况下的平均输出功率与泵浦功率的关系.

利用GCR-170型脉冲激光器 Nd：YAG的三次谐波(355 nm)，以蓝宝石Al2O3 (0001)为衬底，在不同温度下采用脉冲激光沉积法制备了ZnO薄膜.通过原子力显微镜、Raman谱、光致发光谱、红外透射谱、霍尔效应和表面粗糙度分析仪对制备的ZnO薄膜进行了测试.分析了在不同衬底温度下薄膜的表面形貌、光学特性，同时进行了薄膜结构和厚度的测试.研究表明：衬底温度对ZnO薄膜的表面形貌、光学特性、结构特性都是重要的工艺参量，尤其在500 ℃时沉积的ZnO薄膜致密均匀，并表现出较强的紫外发射峰.