介绍了一种基于双液芯柱透镜(DLCL)测量液相扩散系数的方法-等观察高度测量法,该方法利用双液芯柱透镜的前液芯作为扩散池和主要成像元件,后液芯作为辅助消球差元件。选择双液芯柱透镜上某一固定高度作为观测位置,根据观测位置处扩散图像宽度随时间的变化规律,基于Fick第二定律计算液相扩散系数。用等观察高度测量法测得室温(25 ℃)下0.33 mol/L氯化钾水溶液的扩散系数D=1.8530×10 ^-5 cm ²/s,测量结果与文献值之间的相对误差为0.65%。该方法利用双液芯柱透镜在一定折射率范围内减小球差的优势,使得测量液相扩散系数具有精度高(相对误差小于1%)、速度快(测量时间约为60 min)和扩散过程可视化的特点。

基于双液芯柱透镜的折射率空间分辨测量精度高的特点，本文采用两种方法在室温(25 ℃)下分别测量了不同浓度的蔗糖水溶液的液相扩散系数。方法一: 等折射率薄层移动法，通过记录扩散过程中特定折射率薄层随时间的变化关系计算液相扩散系数。方法二: 瞬态图像分析法，通过读取一幅瞬态扩散图像中图像宽度与扩散位置之间的关系确定液相扩散系数。双液芯柱透镜的前液芯作为扩散池和主要成像元件，后液芯作为消球差辅助系统。充分利用了双液芯柱透镜可以按需减小特定液体薄层处的球差以及能够在一定的折射率范围内同时减小球差，两种方法均具有测量精度高的特点。两种方法的测量结果与文献值的相对误差分别小于13%和39%，表明用双液芯柱透镜测量液相扩散系数时，测量系统稳定可靠，测量结果准确。

将石英裸光纤植入聚二甲基硅氧烷(PDMS)基片的微流道中, 采用沿光纤轴向光激励、消逝场激励染料分子的方式, 在基片微流道中获得均匀的荧光辐射。实验发现, 在激励光强确定的条件下, 荧光辐射的强度与染料溶液的浓度呈线性正相关关系, 而与包层溶液的折射率呈非线性正相关的关系。用消逝波激励荧光的辐射理论, 很好地解释了实验结果。

介绍了一种利用非对称液芯柱透镜结合实时光学图像特征提取方法测量液相扩散系数(D)的方法。该方法基于图像采集系统的软件开发工具包对采集系统进行二次开发, 并用自编应用软件对图像中特定区域进行亮度及宽度的特征提取。然后, 依据图像特征自动寻找出实验所选液体折射率薄层清晰成像点的位置并记录该位置随时间的变化关系。最后, 根据Fick第二定律计算出液相扩散系数。采用这种方法, 实验研究了室温(25 ℃)条件下乙二醇在纯水中的扩散过程, 测得其扩散系数D=1.164×10-5 cm2/s, 与文献报导值的相对误差为0.34%。与直接观察测量法相比较, 此方法实现了测量的自动化, 避免了人为主观判断误差, 具有测量快速、准确, 计算耗时短, 实验测量结果稳定的特点。

报道了一种全光纤结构的线偏振掺镱光纤激光器，采用快慢轴交叉对准的光纤光栅为腔镜，实现了线偏振激光的振荡输出。以975 nm的半导体激光器为抽运源，在抽运功率为50 W时，获得了30.2 W线偏振激光输出，光光转换效率60%，偏振消光比(PER)优于22 dB。研究了输出激光的光谱控制特性，通过对光纤光栅的温度控制，实现了输出激光中心波长和半峰全宽(FWHM)的精确调节。

利用充入激光染料的石英毛细管构成了一个双层结构的圆柱形微腔，在s和p偏振光抽运条件下，分别观察到了微腔中的横磁波或横电波回音壁模式激光辐射。实验结果表明，横磁波激光光谱出现了明显的干涉调制现象，调制周期随染料溶液折射率的增加而增大，随毛细管内外半径比的增加而减小；横电波激光光谱则没有出现干涉调制现象。用双层微腔结构中反射波对折射波的干涉调制效应，成功解释了观察到的实验现象。双层结构圆柱形微腔中回音壁模式激光的干涉调制现象，为多模回音壁模式激光的模式选择提供了一定的参考。

设计并制作了一种基于聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)基片的可变焦微型柱透镜。这种柱透镜主要由一根埋入PDMS基片中的玻璃毛细管构成，通过选择毛细管内液体的折射率实现变焦功能。液体折射率为1.451 8~1.550 2时，柱透镜焦距可由21.369 mm减小到3.362 mm，变焦倍数达到6.4倍。用散射光成像方法观察并拍摄了平行光通过这种可变焦柱透镜后的光线轨迹图; 用ZEMAX光学设计软件摸拟了成像过程，模拟结果和实验图像相符; 用高斯光学的逐次成像方法推导出了这种柱透镜的焦距公式，焦距的计算结果和实验以及模拟结果吻合。PDMS基片中可变焦微型柱透镜的成功制作，为“芯片上的实验室”提供了一种重要的光学成像元件。

采用沿光纤轴向倏逝波光抽运方式,研究了基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的回音壁模式(WGM)激光的产生长度。实验发现，以PDMS为包层的WGM激光具有较长的激光产生长度。利用这一特点，设计并制作了一块具有三个光纤沟道的PDMS基片。通过在沟道中分段填入罗丹明640、罗丹明B和罗丹明6G的乙醇增益溶液,在同一块PDMS芯片上同时获得了红(628～634 nm)、橙(590～597 nm)和黄(564～572 nm)三波段激光辐射。

从景深的基本概念出发,研究了电子目镜显微镜的景深与其物理景深和几何景深之间的关系。提出物理景深与几何景深在数学上满足“相或”而非“求和”关系的观点, 并以此推导出了电子目镜显微镜的景深满足的计算公式。设计了毛细管测量系统, 用其测量了有效数值孔径不同时电子目镜显微镜(横向放大率为20×10)的景深, 以及有效数值孔径等于显微物镜数值孔径时, 不同规格电子目镜显微镜的景深。实验测量结果与理论推导结果基本吻合, 表明电子目镜读数显微镜的景深值等于物理景深与几何景深中的较大值, 而不是两者之和。

提出了一种简便和精确地计算毛细管管壁折射率的方法, 该计算方法可在实际非近轴情况下减小图像球差和景深对测量结果的影响。用两种已知折射率的标准液体分别注入待测毛细管内, 测量出平行光经其会聚后的焦距差; 结合毛细管管壁折射率与焦距的理论公式, 计算出毛细管的管壁折射率。结果表明：在合适的毛细管内外径范围内, 可以保证管壁折射率在1.51以下时测量准确度优于0.003。对计算方法的分析表明, 选取两种低折射率或高折射率液体作为标准液体进行计算可以提高测量准确度。该方法计算过程简单, 对毛细管管壁折射率的测量精度满足一般科研实验对毛细管管壁折射率的要求。