为了研究光纤激光的非相干合成特性, 建立了圆环状排布的光纤激光阵列光束合成模型, 模拟分析了单元光束束腰半径w0、波前畸变和光束间距对非相干及相干合成远场光束质量的影响。讨论了多路激光平行性对非相干合成效果的影响, 并进行了相关实验验证。结果表明,单元光束无波前畸变时, 当光束间距为d0=2.8w0时, 非相干与相干合成光束质量相等; 单元光束存在波前畸变时, 光束间距有所减小, 这是因为波前畸变对非相干合成影响更小; 对于非相干合成, 随着多路激光之间不平行度的增大, 非相干合成光束质量逐渐变差, 并且单元光束质量越好, 对多路激光平行性要求越高。该研究可为实际光纤激光合成系统设计分析提供参考。

为了实现薄片激光器高吸收转换效率的目的,采用多次抽运吸收的方式,结合光斑离轴非对称反射抛物面和光斑对称分布非球面的抽运结构,提出了一种可以提高非球面光束分布占空比的高冲程抽运的新方法。设计了多种不同抽运冲程的结构,使用ZEMAX模拟验证了24冲程抽运时的光路分布和光斑位置图,通过比尔吸收定律理论计算了不同抽运冲程下薄片晶体对抽运光的吸收效率。结果表明,所设计的24冲程、36冲程、40冲程和80冲程的抽运结构,其中36冲程的吸收效率的性价比最高。该研究对高功率、高冲程、小体积的抽运结构设计具有指导作用。

单个流体包裹体同位素在研究岩矿古流体成因、 矿床、 油气和大地构造演化动力学等多个领域具有十分重要的意义, 激光拉曼光谱是一项可以分析单个流体包裹体同位素的有效方法。 本文提出应用显微激光拉曼光谱法来计算CO2气体碳同位素值δ13C。 利用自行设计的装置将12CO2和13CO2按比例分别与N2混合, 对混合气体样品进行显微激光拉曼测试分析后确定12CO2和13CO2的拉曼参数, 这为用激光拉曼分析碳同位素值δ13C奠定了理论基础。 通过对不同比例的12CO2/13CO2人工合成CO2包裹体样品和胜利油田CO2天然气藏样品进行激光拉曼光谱分析, 发现CO2气体碳同位素摩尔分数比N13/N12与拉曼参数之间存在数学关系式, 由此建立了根据碳同位素计算公式δ13C=［(C13/C12)样品/(C13/C12)标准-1］×1 000‰, 用激光拉曼分析获得的CO2气体有关激光拉曼参数来计算δ13C值的方法。 按照该方法, 应用显微激光拉曼光谱对胜利油田CO2天然气藏样品分析计算其δ13C值为-5.318‰, 与用质谱仪分析测出的δ13C值(-5.6‰)比较, 其相对误差较小(≈5%), 可以初步建立起应用显微激光拉曼光谱测定CO2气体碳同位素值δ13C的定量方法。

制备了一系列不同比例的12CO2/N2和13CO2/N2混合物, 对样品进行显微激光拉曼测试分析后发现气体拉曼特征峰峰面积比与其摩尔分数比成正比例关系, 拟合方程的斜率被认为是拉曼量化因子F12CO2和F13CO2。 用气相组分中只含有12CO2和N2的流体包裹体验证了当F12CO2为1.163 49时, 根据气体的拉曼特征峰峰面积比能估算出其摩尔分数比。 由线性拟合后的方程斜率得出F13CO2和F12CO2分别为1.610 86和1.163 49, 它们的比率F13CO2/F12CO2是1.384 5。 在确定稳定同位素分子的拉曼参数和实验条件基础上, CO2气体碳同位素摩尔分数比C12/C13可根据A12CO2/A13CO2 (拉曼峰峰面积比)和F13CO2/F12CO2的乘积求出。 此外, 用已知摩尔分数比(C12/C13)的人造包裹体验证了此方法具有一定的可行性, 可以建立起定量分析CO2气体碳同位素激光拉曼测试方法。

在考虑探测光束光斑尺寸对调制光热反射(MPR)信号影响的基础上，建立了三维的薄膜-衬底体系的激光光热反射理论模型。对利用激光光热反射技术测量薄膜热物性的可行性进行了研究，并对影响调制光热反射信号的材料参数进行了分析。此外，通过数值模拟研究了多参数拟合问题，即利用调制光热反射频响信号同时确定薄膜热扩散率、衬底热扩散率和界面热阻这三个物理参数。结果表明，与已有的径向扫描方法相比，频率扫描方法中的这三个参数之间并不存在高度的相关性，因此采用频响信号进行多参数拟合，可提高多参数拟合的收敛性和精确性。

利用菲涅耳衍射理论提出了一种同轴双光束调制热透镜的理论模型,给出了探测面的热透镜信号表达式.计算了同轴双光束调制热透镜信号的横向分布,并分别讨论了激励光和探测光腰斑大小、样品位置和探测距离对信号的影响.

利用傅里叶变换求解三维热传导方程得到调制激光束照射下各向异性材料的交变温度场分布,研究了各向异性材料表面和不同深度的温度场幅度与相位,并讨论了材料的光热属性对温度场分布的影响,此外对如何测量各向异性材料的热扩散张量得到了一些有用结论.