长波红外量子级联激光器（QCL）具有波长设计灵活、体积小、寿命长等优点。目前单横模QCL较低的输出功率（1~3 W）是限制其应用的主要因素。光纤功率合束技术是提升输出功率的有效手段。然而由于长波红外波段缺少低传输损耗的玻璃光纤，使得高效率长波红外光纤功率合束的实现难度很大。本文研究了基于低损耗单模空芯光纤的长波红外激光功率合束技术。针对基横模长波红外QCL有源区尺寸大、发散角大的特点，设计了大数值孔径扩展光源双非球面准直镜，有效提高了单模光纤耦合效率。设计制备了无端面损耗的长波红外单模光纤束，光纤传输效率高达91.2%，实现了7.6~7.8 μm波段QCL的高效率合束。当4个长波红外QCL的输出总功率为2.27 W时，采用所设计的光纤耦合光学系统及制备的4×1单模空芯光纤合束器获得了1.5 W的连续输出，总合束效率为66%。此外，测量得到单根单模长波红外光纤耦合输出光的光束质量因子M²为1.2，光强分布和光束质量因子均优于QCL的直接输出激光，说明空芯单模光纤具有一定的非高斯光束模式净化作用。合束光束的传输质量因子为2.6，依然具有较好的光束质量。本文所研究的光纤合束方式对QCL的输出波长、偏振态均不敏感，且具有良好的可扩展性。实验结果表明，此方式可有效解决长波红外QCL单元器件输出功率偏低的问题。

钕玻璃激光放大片在热恢复后的剩余温度场对于光束退偏和波前畸变具有重要的影响。当冷却过程中出现不对称情形，将导致剩余温度场的不对称，从而影响到高功率激光光束发次之间的重复性。本文在对N41型钕玻璃四周包边侧弱冷和强冷所导致的剩余温度场分布特征进行模拟分析的基础上，重点研究了包边侧不对称冷却所导致的剩余温度场的变化。这种变化的程度与钕玻璃四周包边侧冷却的强弱有关，并进一步分析了由弱冷转为强冷时钕玻璃激光放大片的通光面和四周包边界面上各自的散热量。

设计并验证了一款可选分辨率、高速1024线列CMOS图像传感器。为了优化列总线读出速率, 芯片采用总线分割技术以减小总线寄生电容, 有效提升了信号读出速率。传感器具有4种可选择分辨率功能, 使其具有更高的帧频。设计的芯片采用0.5μm标准CMOS工艺成功流片, 验证了设计的正确性。测试结果表明: 满阱容量为4.76Me-/像素, 动态范围为75dB; 在128分辨率下, 帧频能达到36000frames/s。

结构色在光学伪装等领域具有重要的应用前景，但其存在严重的角度依赖性。提出利用随机微扰表面降低反射光谱角度依赖性的方法；研究了不同微扰特征的粗糙表面结构在不同入射角下的反射光谱；通过有限元法计算了横电波、横磁波的反射光谱特性和能量传播特性，并据此获得了等效自然光的反射光谱和角度依赖规律。分析发现在0°~40°入射角度范围内，平整表面结构的反射光谱峰值移动了34.0 nm，随机微扰表面结构的反射光谱峰值仅移动了10.0 nm，角度依赖特性降低了70.6%，结果表明微扰表面结构对于降低角度依赖性具有显著作用。

高精细度超稳光学法布里-珀罗腔可以提供高精度的频率标准和频率分辨能力, 在光学频率原子钟和量子精密测量等领域发挥重要作用, 将其控温至零膨胀温度点可进一步有效提高超稳光学腔共振频率的稳定度。实验中构建了一套由超低膨胀系数的微晶玻璃材料制作的球型平凹 F-P腔, 镀有1560.5?nm和637.2?nm双波长高反多层介质膜, 放置于可以精确控温的超高真空系统中。利用射频调制边带法测量得到超稳光学腔的自由光谱区为3.145?GHz, 腔线宽～100?kHz, 得到超稳光学腔在设定波长的精细度可高达30?000以上。在此基础上通过倍频波导器件将1560.5?nm激光倍频至780.25?nm, 利用超稳光学腔共振频率和铷原子饱和吸收谱的对比, 获得超稳光学腔在不同温度下共振频率的精确数值, 根据相对腔长变化测量超稳光学腔系统的热膨胀特性, 拟合得到零膨胀温度为10.688±0.115?°C。高精细度光学腔提供了稳定的频率基准, 同时可有效压窄激光线宽, 抑制相位噪声, 是产生优质光源的重要工具。我们已将其优异的短期频率稳定性和极低的频率噪声应用于通过高稳定度的?637.2?nm红光腔增强倍频实现高稳定度的318.6?nm窄线宽紫外激光, 进一步用于铯原子单步里德堡直接激发和里德堡缀饰基态铯原子系综方面的研究。

Li2OAl2O3SiO2(LAS)体系微晶玻璃因具有优异的力学性能和光学性能，近年来得到了广泛应用。本文针对LAS微晶玻璃的析出晶相、制备工艺和应用进行了介绍。鉴于当前对高硬耐划玻璃材料的迫切需求，重点阐述了LAS微晶玻璃强韧化技术和表面增强方法的研究进展，对今后研发高强度LAS微晶玻璃具有重要指导作用。

蓝光激光器在彩色激光显示、高密度光储存、海洋资源探测、水下通信以及生物科技等领域具有广泛的应用前景。目前较为成熟的Yb3+掺杂光纤激光器倍频后仅能获得~490 nm蓝绿光，因此如何得到接近450 nm的纯蓝光激光器是目前急需解决的问题。Nd3+:4F3/2→4I9/2能级跃迁产生的0.9 μm光经倍频后可获得~450 nm光，并可应用于蓝光激光器，但该跃迁产生的光所占荧光分支比较低。本文系统研究了1%(质量分数)Nd2O3掺杂50GeO2(20-x)PbO15BaO15ZnOxNb2O5(x%=0%,2.5%,5%,10%,15%，摩尔分数)玻璃的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命，计算了相应的JuddOfelt强度参数以及增益带宽。研究发现，Nb2O5的加入会使Nd3+在900 nm荧光峰的吸收截面、发射截面、有效线宽和荧光分支比增加。当Nb2O5浓度为10%（摩尔分数）时，JuddOfelt强度参数Ω2=5.91×10-20 cm2，光谱质量参数χ=1.01，荧光分支比为42.9%。综上所述，Nb2O5能提高Nd3+ 0.9 μm的荧光分支比，从而倍频获得纯蓝光(450 nm)，有利于蓝光激光器的发展及应用。

介绍了一种固态高功率318.6 nm紫外激光系统，通过1 560.5 nm和1 076.9 nm红外激光单次穿过PPMgO:LN准位相匹配晶体和频产生637.2 nm单频红光，之后637.2 nm激光经四镜环形腔增强偏硼酸钡（BBO）晶体谐振倍频产生~2W的窄线宽、连续可调谐的318.6 nm 紫外激光。基于此激光系统，研究了声光调制器（AOM）闭环主动反馈稳定318.6 nm 紫外激光功率，时域激光强度起伏由±11.12%抑制到了±0.08%，频域反馈环路响应带宽约13 kHz。之后将紫外激光结合铯冷原子磁光阱，研究了俘获损耗光谱。获得稳定的、窄线宽、连续可调谐的318.6 nm紫外激光，对研究铯里德堡原子间相互作用有重要意义。