为探究ZnO·Al2O3·nSiO2玻璃抗裂纹萌生能力(CR)随SiO2含量变化的演化规律，制备了一系列不同n值(n=2，2.35，2.5，2.65，3，3.5)的样品。基于CR和结构表征发现，CR随着n的增加呈先增大后减小的反常演化，并于n=2.5时出现极值(31.1 N)。这是源于随着n增大：(1)原子堆积份数逐渐减小，可致密化体积逐渐增加，从而导致CR逐步提高；(2)Al—O多面体结构单元含量逐步减少，导致CR逐步下降；(3)考虑到相界面对裂纹生长的强阻挡能力，中程异构分相(富Al和富Si相)致相界面数量呈先增多后减少的变化趋势，导致CR产生类似的非单调演化。上述三个因素的竞争和协同作用是该体系中CR呈反常演化的结构起源，但考虑到极值点附近较小的组分变化，中程异构致相界面数量随n增加呈现的非单调演变才应是CR呈反常演化的主要结构根源。

作为重要的透明微晶玻璃体系，含镁锌的铝硅酸盐玻璃展现了优异的力学、光学特性。大量研究关注该体系的核化和晶体生长过程，但锌镁替换对铝硅酸盐玻璃玻璃转变和晶化行为影响的物理机理尚不明晰。本研究以xZnO·(11-x)MgO·22Al2O3·67SiO2(x%=0%,2.2%,5.5%,8.8%,11.0%，摩尔分数)玻璃为研究对象，探究锌镁替换对铝硅酸盐玻璃的玻璃转变和晶化行为的调控规律。结果表明：随着锌逐步替换镁，玻璃转变温度慢慢下降，这是由于Zn2+较弱的场强和多一个电子层的屏蔽作用，玻璃网络骨架整体键合强度降低；析出晶相从单一的莫来石相转变为莫来石与锌铝尖晶石的混合相，这是由于Zn2+具有促进铝硅酸玻璃分相的作用；析晶温度降低，这主要是由于析晶温度附近黏温曲线变得更陡峭和析晶活化能降低。

为探究准二元铝硅玻璃硬度和抗碎裂性随组分变化的结构起源, 采用激光加热气动悬浮技术, 制备了组分为xAl2O3·(100-x)SiO2 (30≤x≤63, 摩尔分数)的系列玻璃样品。利用显微维氏硬度仪对玻璃的硬度、抗碎裂性进行了详细表征。结果表明: 随着Al2O3含量增加, 玻璃硬度逐渐升高, 于x=63时硬度最大(8.94 GPa); 而玻璃的抗碎裂性随Al2O3含量的增加呈现非线性变化, 并于x=63时出现最大的抗碎裂性(19.49 N)。结构解析发现: 随着Al2O3含量增加, 原子堆积密度和平均场键能密度的升高是导致玻璃硬度上升的原因; 存在分相的玻璃中相界面可有效提升玻璃的抗碎裂性能, 而单相均匀玻璃中Al含量的提升亦会明显提升玻璃的抗碎裂性, 这两者之间的协同和相互竞争是准二元铝硅体系玻璃抗碎裂性出现非线性变化的结构根源。莫来石相区组分的玻璃结构类似, 抗碎裂性未发生明显的变化。

制备了响应在太赫兹波段的台面型砷化镓 (GaAs)基阻挡杂质带 (BIB)探测器, 并进行了背景电流的测试分析。采用金属有机化学气相沉积 (MOCVD)工艺进行外延层生长, 能更有效地控制吸收层的掺杂浓度, 提高阻挡层的纯度。另外, 搭建了 GaAs基 BIB探测器的低温测试系统, 在3.4 K测试温度下, 对器件施加 -5~5 V偏压, 测得 300 K背景响应电流在 10-2~10-6 A量级。在低电流区, 电流随偏压增加的速率相对较快; 在高电流区, 电流随偏压增加的速率变得相对平缓。且对于相同偏压绝对值, 正偏压工作模式下的背景响应电流比负偏压工作模式下的背景电流高。基于测试结果, 重点分析了 GaAs基 BIB探测器的光电输运机理。

为了设计出适用于太赫兹波段成像的光学系统，综合分析了各种成像系统的特点，其中离轴三反射式光学系统具有独特的优势。通过对离轴三反射式光学系统的设计原理、设计方法和步骤的详细介绍，利用ZEMAX光学设计软件，通过编写简单的ZPL宏指令以及光阑和视场离轴，设计了工作在太赫兹波段、入瞳大小250 mm、瞬时视场1 mrad、焦距800 mm、F数3.2的系统，实现了可用于太赫兹波段无中心遮拦的离轴三反射式准光学成像系统设计。

基于非线性光学技术的THz源具有其独特的性能和优点，将基于非线性光学差频原理和光学参量效应，从理论上研究并分析THz波与抽运光、闲频光及相位匹配角之间的关系，得到THz波输出的条件和范围，并设计出宽波段连续可调的THz源。以调Q NdYAG激光器和光学参量振荡器(OPO)作为抽运源，以GaSe和MgOLiNbO3晶体作为差频非线性晶体，根据相位匹配理论及光学参量效应，搭建两套THz波产生系统。其中，基于光学参量效应的THz辐射源有效地产生出THz信号。