提出了多孔硅表面缺陷光子晶体结构，引入多孔硅敏感层及吸收介质层形成表面缺陷腔，利用多孔硅高效的承载机制，将其作为待测样本的传感区域；由于吸收介质ZnS对谐振波长的吸收，可在反射光谱中获得与谐振波长对应的缺陷峰。以多孔硅的厚度为被优化变量，利用反向传播神经网络进行结构参数优化获得多孔硅的厚度最优值。由Goos-Hanchen位移建立待测样本浓度与缺陷峰波长的关系模型，进而对该结构进行传感特性分析。结果表明，优化结构参数后，缺陷峰对应的反射率由31.23%下降到0.00129%，其Q 值可达1537.37。在传感特性研究中，每1%质量分数的灵敏度为2.5 nm。该表面缺陷光子晶体传感结构可为样本浓度、组分等信息的监测提供一定的理论参考。

为了提高空气孔结构光子晶体生物传感器的归一化透射率，利用粒子群优化(PSO)算法对其结构参数进行多维空间全局优化。以散射空气孔、耦合空气孔和内部空气孔的半径作为被优化变量，并根据位置—速度更新公式进行优化；进而分别将光子晶体全芯片、耦合空气孔和内部空气孔作为传感区域，对优化后的结构进行传感特性分析。结果表明，优化后，该传感器的归一化透射率由54%提高到92%；在传感特性分析中，其谐振波长的漂移量与生物样本折射率的变化成近似线性的关系，且将内部空气孔作为传感区域时的灵敏度要明显高于将全芯片和耦合空气孔作为传感区域的灵敏度，可达950 nm/RIU。该结构的优化方法对其他功能器件或集成光波导器件的设计和研究具有一定的指导意义。

基于光子晶体的自准直效应，利用在同一背景折射率下不同介质柱的等效折射率的不同，提出了一种基于晶格旋转的二维光子晶体Mach-Zehnder干涉仪折射率传感器。分别应用线缺陷和空气平板波导构成其分束镜和全反镜，并在其中一个干涉臂上设置传感区域。通过改变填充到传感区域溶液的浓度，改变介质柱的折射率，进而影响透射谱的中心波长，从而建立起溶液浓度和透射波长之间的数学关系；并进行了酒精溶液浓度测量的数值模拟，结果表明，该传感器在1.33~1.37折射率变化范围内灵敏度为250 nm/RIU。

采用Franz-Nodvik模型，通过模拟计算，系统地分析了啁啾脉冲放大(CPA)过程中抽运光和信号光能量密度以及晶体参量对放大器输出能量和转换效率的影响。将理论模拟与实验结果进行比较，证明了理论分析的有效性。计算结果表明:在啁啾脉冲放大系统中,存在一个抽运光最佳能量密度。合理选择抽运光的能量密度可以有效提高系统的能量转换效率和稳定性，而且还可以大大降低系统对注入信号光能量的要求以及由于信号光能量抖动所造成的输出不稳定性。

进行了飞秒强激光与自由空气和充气毛细管相互作用产生三次谐波的实验研究,成功地获得了功率达0.17 GW、重复频率为10 Hz的紫外三次谐波信号.谐波的转换效率达到0.04%.对自由空气和充气毛细管中的谐波转换效率和谐波空间分布特性进行了比较.实验表明微毛细管虽然使谐波转换效率略有降低,但能有效地改善谐波的空间分布,使其更好地满足实际应用的需要.

总结了类高斯分布光束的M2因子在实验测量中的数据处理方法，介绍在5.4TW/46fs激光系统中测量M2的实验设置以及改善该系统光束质量的措施，报道了测量结果并分析了该装置的性能。