由于光纤长度可控以及其独特的光学性能使得光纤SERS基底的检测灵活简单, 在本研究中, 采用油水分离的实验方法在光纤端面上修饰了银纳米颗粒, 证明了该方法可以制备光纤SERS基底并有效增强拉曼信号。我们将结晶紫溶液作为分析物对制备的SERS光纤基底进行了表征, 并对光纤SERS基底的均匀性、灵敏度和稳定性三个方面进行了研究。在实际应用中, 使用光纤基底对罗丹明6G和农药中间体合成中广泛使用的4-氨基苯硫酚进行了检测。这些实验结果证明了自组装法为光纤SERS基底的制备提供了可行思路。

为了提高表面增强拉曼散射技术中基底的增强效果, 采用时域有限差分算法从理论上对不同入射光偏振方向下米状银纳米颗粒的电场增强进行了模拟分析, 分别研究了单个银纳米颗粒和不同组合的二聚体以及三聚体的形状、间距对局域电场强度的影响, 并且详细讨论了导致电场增强的原因。结果表明, 当米状银纳米颗粒长度约为300 nm时, 应控制其短轴约为36 nm, 间距约为2 nm, 且入射光偏振方向平行于长轴, 此时在颗粒的尖端处均会产生最大电场增强, 其中二聚体尖端对尖端情形下增强效果尤为明显。该结论为拉曼基底实验中纳米颗粒的制备提供了一定的理论基础。

激光驱动微纳器件为微机械领域中驱动微齿轮提供了一种新型的驱动方式。偏振光束的自旋角动量向晶体微粒传递可使其旋转，基于晶体波动光学理论分析了影响其旋转频率的各种因素(如微粒的厚度和半径；晶体光轴与晶面的夹角；光束在晶面的反射率和透射率、光束振幅比和位相差、激光功率)，并推导出晶体微粒的旋转角速度的解析公式。为验证理论结果，在光镊平台上实现了碳酸钙晶体微粒的定位操控和旋转。所得实验值整体比理论值小是由于实际作用在粒子上的的激光有效功率比实验测量值要偏小；结合理论模拟与实验结果对比分析得知：碳酸钙晶体微粒的旋转角速度与激光功率成正比、与晶体微粒半径的三次方成反比、与微粒厚度成周期性变化规律。依此为提高微机械转子的旋转频率进行优化设计：选择CaCO3晶体微粒作为微机械转子较为合适，CaCO3晶体微粒的半径和厚度均取为1~3 μm 。

从理论上分析了偏振光束与双折射晶体粒子的相互作用过程,讨论了由于光束自旋角动量向晶体粒子的传递所导致的光致旋转效应的原理,通过MATLAB仿真分析,研究了粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,得出粒子转动频率与激光功率成正比。利用光镊装置,采用波长为632.8 nm的He-Ne激光器,在不同的激光功率下实现对不同半径双折射粒子的旋转,测量了光致旋转的转动频率,最高转速可达5 r/s,并得出了不同粒子的旋转频率随激光功率的变化关系,实验结果和理论分析基本一致。分析了产生误差的原因,其中载波片底面的摩擦影响最大。

阐述了纳米光镊技术的特点,它将操作和探测精度从微米提高到纳米.归纳和总结了纳米光镊技术最新方面的研究进展,叙述了一些先进组合技术在改进光镊装置构造、操作精度以及校准方面的应用,并在此基础上提出了一些构想和建议.

基于几何光学原理,以射线光学计算模型为基础,对几何尺寸远大于光波长的米氏球状粒子所受轴向光阱力进行了计算。在给定参量条件下,进行了数值仿真,并根据仿真结果,讨论了光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率等系统主要参量与光阱品质特性的关系。这些参量都是由显微镜和其他一些光学部件的特性所决定的。针对不同介质粒子合理选择上述参量,以得到较大光阱力和光阱刚度。这些仿真结果为各仪器参量的选择提供了理论依据。

利用YAG脉冲激光在二种脉宽下(10 ns、250μs),对Si、Ge片进行了损伤研究,分别给出了表面损伤机制,并利用镀金钢石膜、介质膜和激光预辐照进行加固,讨论了加固效果。

利用标量区衍射理论分析了正交二元矩形软Ｘ射线衍射光栅的光学特性，给出了理论设计的初步结果。

从薄膜的导纳入手,分析了多层薄膜的相位特点和波长与相位的变化关系。计算了高反薄膜的相位变化,分析了光学薄膜的相位对光学器件的影响。

研究了连续CO2激光预辐照对熔石英表面增强的影响,通过CO2激光对熔石英表面均匀加热,用原子力显微镜和偏光显微镜观察了熔石英表面微观结构变化,发现熔石英表面形成压应力层,表面微裂纹和凹凸度减少。并用调Q 1.06μm激光对熔石英表面损伤,其损伤阈值提高了1.53倍。