Cr3+激活荧光粉因其具有远红光和近红外光发射的特性而受到广泛关注。本研究合成了一系列(La,Gd, Y)2MgTiO6∶Cr3+荧光粉, 在345 nm紫外光激发下, 其发射波段为700~900 nm。采用离子取代策略对其光谱进行了调谐, 通过Gd或Y取代La位点, 发射主峰从766 nm分别蓝移至737 nm和757 nm; 150 ℃下的热稳定性从41.7%分别提升至69.1%和67%。系统研究了荧光粉的晶体结构、微观形貌、荧光寿命、热稳定性能和带隙变化等。Gd和Y离子取代会导致晶格收缩, 引起电子云重排效应变化, 最终导致发射光谱蓝移。改性后荧光粉的发射光谱与光敏色素FR(PFR)的吸收(730 nm)具有更好的匹配性, 表明其在植物生长照明中的应用前景, 这也证明通过阳离子取代策略调控Cr3+的发光性能可为未来植物生长灯用荧光粉的研发提供思路。

运用平面波法研究了光波入射二维光子晶体时的模场分布，包括周期性结构、中心引入点缺陷和线缺陷三种情况。结果表明：对于完全周期性光子晶体，其模场是波矢量k 的周期性函数；不同的k 即使对同一个能带也存在不同的模场分布；模场主要分布在高介电常数的区域，且呈现高度对称性；除了简并模，相邻模场正交；模场分布形状与晶格结构有关，正方晶格模场呈现正方形分布；而对于不同的点缺陷，点缺陷半径不同，模场分布不同；当二维光子晶体中存在线缺陷时，其模场分布在缺陷及其周围的区域，呈现明显的周期对称性。

提出了一种基于氙灯和卤钨灯混合光源的星模拟器光谱模拟方案.采用氙灯和卤钨灯组成宽光谱光源灯阵, 并通过色温模拟与控制模块后射入积分球, 为星模拟器提供理想光源, 模拟出与特定色温3 900 K, 4 800 K, 6 500 K相近的光谱曲线.通过对标准黑体光谱曲线的仿真, 计算出滤光片各个微小波段最优透过率, 并对微小波段区间的透过率进行区间合并处理, 得到满足设计指标要求的滤光片透过率, 实现对特定色温光谱曲线的模拟.仿真结果表明, 采用本文方案能够满足微小波段匹配模拟误差在10%以内, 用相对面积法验证匹配误差在4%以内, 从而为星模拟器模拟特定色温的光谱曲线提供有效的方法.

合金钢变形过程中奥氏体区域内的位错演变行为与析出行为有着密切的关系。为了验证贝氏体细化结构与室温模拟的Fe-40Ni合金纳米级析出相钉扎位错网络结构的关联, 本文采用热模拟、金相显微技术和透射电镜(TEM)显微术研究了低碳微合金钢变形后850℃弛豫过程中的析出行为及其对随后冷却过程中形成的贝氏体组织的影响。结果表明, 实验用钢的微观组织结构(超细晶贝氏体及马氏体的混合物)在弛豫过程中可以得到有效细化, 变形后在850 ℃弛豫60~200 s可以得到最佳的组织细化结果。同时, 应变诱导析出的小于10 nm的析出相可以有效地钉扎住位错。实验结果与Fe-40Ni合金模拟结果一致。

采用分步傅里叶算法模拟分析了飞秒脉冲在所提出的一种新型高双折射光子晶体光纤中的非线性传输及超连续谱产生, 讨论了入射脉冲中心波长、峰值功率、脉冲半宽度及偏振方向对超连续谱产生的影响。结果表明: 在这种高双折射光子晶体光纤中, 可以实现超短脉冲在 550～2 200 nm的超宽波长范围的光谱展宽; 入射脉冲中心波长选择在色散曲线拐点的附近时, 产生的超连续谱最宽; 入射脉冲峰值功率越大, 脉冲半宽度越小, 其超连续谱越宽; 入射偏振方向偏离某一主轴越远, 光脉冲沿该主轴方向所产生的超连续谱越窄。

为了改善传统的半导体激光器温度控制系统体积大、噪音大且精度有限等缺点，研制开发了一种基于MSP430F449单片机与DS18B20数字温度传感器的半导体激光器温控系统。结合PID控制算法，利用PWM脉宽调制，控制热电制冷器的驱动电流，实现对激光器的恒温控制。实验表明，该系统温控精度优于±0.1°C ，能够为半导体激光器提供稳定的温度环境。

数值模拟分析了一种新型高双折射光子晶体光纤中的脉冲俘获现象，以及泵浦脉冲入射条件对脉冲俘获效果的影响机理.结果表明: 泵浦脉冲和信号脉冲处于零色散点附近，且分别处于光子晶体光纤的反常和正常色散区，其走离参量的数值小于10－12 s/m时，可以实现脉冲俘获；泵浦脉冲和信号脉冲的时域中心延迟对泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱蓝移量影响很小，但时域中心延迟越大，信号脉冲的输出频谱越窄，俘获效果越差；提高泵浦脉冲峰值功率，可明显增大泵浦脉冲光谱红移量和信号脉冲光谱蓝移量，为实现不同波长范围的全光开关提供了条件；泵浦脉冲半宽度越大，泵浦脉冲频谱越宽，信号脉冲频谱越窄，俘获效果越不明显.

介绍了Tm:YAP脉冲激光器泵浦的中红外固体激光器。首先介绍了Tm脉冲激光器, 由实验分析, 对YAP固体激光器腔型结构进行优化, 确定了适合泵浦ZGP OPO的YAP激光器腔型, 得到较理想的2 μm脉冲激光输出。中红外固体激光器由优化后的Tm:YAP激光器泵浦ZGP光学参量振荡器(OPO)组成, 最终得到输出功率达瓦级以上的3~5 μm激光。

对含热透镜的固体激光器谐振腔进行理论分析，得到等效谐振腔的G 参数，分析讨论G 参数随泵浦功率的变化，给出了不同腔型输出功率的变化情况。采用Tm:YAP激光器作为研究对象，由实验验证了不同腔型激光输出功率的变化，得出对平平腔固体激光器而言，短腔适合高功率输出的结论。

多层光学薄膜系统的评价函数是复杂的非线性多峰函数，传统数值计算方法在不知评价函数性态的情况下，计算全局极值很困难，且计算不稳定，效率比较低。模拟退火算法运行效率高，较少受初始解的限制，在接受优化解的同时接受部分较差的解，容易得到全局极值。对一般模拟退火算法进行了改进，增加了加温和记忆模块，使算法能够更加合理地选择控制参数的初始值和记住搜索过程中遇到过的最好结果，提高了算法跳出局部最优“陷阱”的能力。采用改进后的模拟退火算法设计的红外增透膜、中性分光镜和 10.4 μm长波通滤光片，目标函数值分别降低了77.6%,31.9%和96.2%，膜系具有良好的光谱特性和更加平坦的透射率曲线。