设计了一种温度调控的液晶填充光子晶体光纤, 利用有限元法对光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟.从理论上分析了各结构参数对光子晶体光纤色散产生的影响, 并进行结构参数优化.通过调节液晶折射率, 将色散补偿位置精确调节至1 550 nm处, 负色散峰值为－426 000 ps·nm－1·km－1, 2 m长液晶填充光子晶体光纤可以补偿50 000 m的标准单模光纤(G652).模拟结果显示,色散补偿波长随填充液晶有效折射率指数发生变化, 通过温度调节可以实现1 533 nm~1 552 nm波长内的定量控制.

利用水热法实验制备黄钾铁矾固溶系列样品AFe3(SO4)2(OH)6,其中A位置可以被K+、Na+和H3O+占据。此外,还制备近全钾占据的黄钾铁矾作为对比样品。对制备的黄钾铁矾群样品进行了拉曼光谱测试,黄钾铁矾的拉曼光谱分为羟基区(3000~4000 cm-1)、硫酸根内部模式、点阵振动模三个主要部分,并对有异议的振动模的归属重新做了分析。利用拉曼光谱峰的数目以及频移,离子半径的大小、键长、键角的变化等信息,采用胡克定律分析了黄钾铁矾固溶系列A位置的离子替换作用。A位置离子的替换作用主要影响黄钾铁矾结构中OH基周围的环境,使得与羟基相关的振动模发生变化。

本文利用数值模拟的方法研究了两种不同的非对称领结型纳米孔结构的光学特性。对于偏置间隙的领结型纳米孔,其基模共振与孔的周长呈线性关系。并且,不同的间隙尺寸对间隙偏置的敏感度不同。对于间隙的一边的结构发生变化的领结型纳米孔,基模共振可以通过改变单个几何参量（剩余部分的高度h2）进行线性调制。另外,研究中还观察到了类Fabry-Perot共振的共振峰分裂。我们在这项工作中提出的这两种打破领结型纳米孔的对称性的方法可以灵活地对领结型纳米孔结构的共振进行操控。

将PG玻璃材料制作成的椭圆纤芯引入光子晶体光纤中心, 设计了一种石墨烯包层结构的高双折射光子晶体光纤.基于有限元法对该光纤的双折射特性进行了数值模拟, 研究了光纤孔径比、孔间距和纤芯椭圆对双折射特性的影响, 并以该光子晶体光纤的模场面积和限制性损耗为依据进行了优化.研究结果表明: 在波长1 550 nm处,光纤双折射率高达0.13, 满足高双折射要求;两偏振方向模场面积小于0.7 μm2,限制性损耗低于10－6 dB/km.该光纤可有效保持光在传输系统中的偏振状态, 为高稳定性超连续谱的产生提供依据.

提出一种高折射率材料80PbO·20Ga2O3(PG玻璃)中心填充椭圆芯光子晶体光纤.基于有限元法对光子晶体光纤的双折射特性和模场面积进行数值模拟,并研究了椭圆芯尺寸、椭圆率和孔间距等光纤几何参量对双折射特性的影响.数值研究表明:在1 550 nm波长处,双折射高达1.256×10-1,x偏振和y偏振模场面积分别为0.43 μm2和0.68 μm2;在910 nm~1931 nm的宽波段范围内,双折射始终保持10-1量级.该光纤可以作为保偏光纤应用于偏振控制、相干通信和光纤传感系统.

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算, 本文研究双酚A(BPA)和双酚A二缩水甘油醚(EDGEBA)分子的结构和振动性质, 分析了两种分子红外活性和拉曼活性特征振动的频率和对称性。计算结果表明, BPA分子的拉曼散射峰基本归属于对位取代苯的骨架振动, 500~1600 cm-1 红外强度较强; 对于DGEBA分子环氧基团指纹区的特征振动频率为860, 930, 1123, 1260 cm-1, 其红外光谱强度较大, 可用于DGEBA类树脂固化反应过程监控; 1260 cm1附近的振动模, 其拉曼散射强度较高, 可成为拉曼光谱研究固化反应过程的特征振动。而1160 cm-1 附近的振动属于芳香环的特征振动, 强度基本不变。

本文基于Anderson局域效应和有限时域差分(FDTD)计算方法, 对具有一定无序性的多孔硅材料内光的横向局域进行了理论分析, 考察了不同无序度、孔洞排列的不同方式对硅材料光学性质的影响。计算结果表明, 多孔硅内光的行为和多孔硅的结构参数有很大关系。当结构参数合适时, 光束可以呈现比较明显的横向局域效果。适当改变材料中孔道的排列方式, 可以有效的调节光在材料中的传播方式与局域效果。设计了具有“边墙”效果的孔洞排列方式, 不仅能够固定光斑的位置, 而且还可实现光束的局域增强效果。

本文利用离散偶极子近似方法研究了银纳米三棱柱二聚体的光学性质, 考察了粒子相对位置、粒子间隔和入射光偏振方向对消光谱和电场的影响。入射光偏振对二聚体的消光谱和表面电场均有较大的影响。纳米粒子间隔较小时, 粒子间存在较强的耦合; 粒子间隔较大时, 二聚体的消光谱更接近两个相互独立的粒子情形。另外二聚体的表面电场分布和平均电场强度还受到粒子相对位置和间隔的影响, 随着粒子间隔的增大, 表面平均电场值振荡上升达到最大值后减小。

对比了近红外光谱和中红外光谱对烃源岩样品生烃潜量的定量分析能力。 由于近红外光谱受样品的颗粒度、 密度、 表面粗糙度等造成的光散射的影响更大, 使得其漫反射光谱数据的信噪比很低, 背景干扰很大, 很难直接应用于定量分析。 因此需要一种有效的方法对近红外漫反射数据进行预处理来消除散射的影响。 本文对比了正交信号校正算法(OSC)及其两种改进算法(DOSC和WMDOSC)对原始光谱进行预处理, 并结合间隔偏最小二乘(iPLS)建模的结果, 发现用WMDOSC作为预处理方法时, 近红外光谱所建模型能够达到与中红外一致的准确性, 使得近红外漫反射光谱技术在石油录井中有了广阔的应用前景。

本文利用离散点偶极子近似方法(DDA)研究了金和银纳米粒子二维周期阵列的光学性质。研究结果表明二维周期阵列的消光性质及其表面等离子共振(SPR)波长受到阵列内粒子组成材料、粒子形状尺寸、阵列周期和阵列排布方式等因素的影响。对于二维正方阵列, 当周期较小时(一般小于300 nm), 阵列的共振波长主要取决于粒子组成材料和形状尺寸; 当周期与阵列单体的共振波长附近时, 阵列的消光谱中会出现极窄且锐的SPR共振峰, 峰位只与阵列的周期值相关。改变阵列在平行和垂直于入射光偏振方向的周期, 可以方便地调节二维长方阵列的共振峰的峰位和峰宽。