利用相位恢复算法可以从光纤近端的光强分布求解光纤远端的场强分布。光纤的响应可以用传输矩阵描述。实验上则是在不同的输入情况下对输出端的光强分布进行足够数量的采样来测量传输矩阵。显然，采样点的位置分布，包括采样点数目和间隔，影响着传输矩阵的测量，而相位恢复算法的精度和效率与传输矩阵有关。文中提出采样间隔应该大于出射散斑大小，以满足传输矩阵不同行的统计独立性，在保证图像重建质量的条件下减少采样点数，提高重建效率。实验结果表明，当采样间隔小于散斑大小时，相同的图像重建质量下，随着采样间隔的增大，光场重建所需的采样点数量明显下降。当采样间隔大于散斑时，所需的采样点数量变化缓慢，约为输入图像像素数量的3.5倍。采样间隔固定时，随着采样点数的增加，相位恢复算法消耗的时间先减小后增大，因此存在一个最佳的采样间隔与采样点数。

针对光刻机照明系统的实际应用需求,提出了一种光瞳特性参数的评估算法。该算法通过对光瞳强度分布进行转换,可以在不同照明模式下同时计算光瞳椭圆度、X方向光瞳极平衡性、Y方向光瞳极平衡性和四象限光瞳极平衡性等多种光瞳特性参数。以一种28 nm节点扫描光刻机照明系统的中继镜组为实例,对其在传统照明模式下进行光瞳特性参数计算分析。仿真结果显示,全视场光瞳椭圆度最大值为0.95%,X方向和Y方向光瞳极平衡性最大值分别为0.18%和0.19%,四象限光瞳极平衡性最大值为0.66%,均满足28 nm节点扫描光刻机实际指标需求。所提算法在光学设计阶段能快速评估光瞳性能。

针对现有多模光纤数字扫描成像方法, 形成扫描聚焦光斑计算量大、速度慢的问题, 提出了一种基于自适应并行坐标(Adaptive Parallel Coordinate, APC)算法的单根多模光纤数字扫描成像方法, 通过控制多模光纤输入端的光场, 在单根多模光纤出射端实现光斑的聚焦和扫描。建立了单根多模光纤数字扫描成像数学模型; 采用自适应并行坐标算法对空间光调制器(Spatial Light Modulator, SLM)加载相位进行优化, 有效缩短了扫描聚焦光斑的形成时间, 提高了成像速度。实际生成30×30个聚焦光斑, 对50 μm×50 μm范围的分辨率板进行扫描成像。实验证明, 该方法实现了单根多模光纤对距离光纤端面60 μm处平面内的目标成像, 分辨率达到2.46 μm。

聚焦光斑光强与光纤出射端总光强的比值(光斑聚焦效率)直接影响基于液晶空间光调制器(SLM)的单光纤数字扫描采样的信噪比。采用顺序坐标上升优化算法控制多模光纤输入端光场分布，实现多模光纤出射端光斑聚焦，通过理论和实验证明了归一化目标函数值与光斑聚焦效率的和近似为常数。为了提高光斑聚焦效率，必须尽可能降低归一化目标函数值。分析了多模光纤出射端总光强对归一化目标函数收敛性的影响，通过仿真和实验证明随着多模光纤出射端总光强的增大，归一化目标函数收敛速度变慢，光斑聚焦效率变差。

在一种掺镱(Yb3+)光纤锁模激光器中.谐振腔采用近"8"字形环形结构,并巧妙地引入半导体可饱和吸收镜(SESAM),腔内引入起偏器和偏振控制器,利用非线性偏振旋转的被动锁模机理,结合SESAM慢可饱和吸收体的自启动作用,在极低的泵浦功率下,实现了稳定的调Q脉冲输出和锁模输出.当泵浦功率为18 mW时,调Q脉冲重复频率为16 kHz,脉冲宽度4 μs,光谱宽度为2.34 nm.当泵浦功率为60 mW时,实现了激光器连续锁模,输出功率8 mW,重复频率20 MHz,光谱宽度3.54 nm,脉宽在ps和亚ps量级,而且在调整偏振控制器的角度时,观察到了波长的调谐现象,调谐范围为1 028～1 530 nm.

掺镱(Yb3+)光纤被动锁模激光器谐振腔采用线性腔结构,腔内插入二分之一波片和偏振分束器引入偏振旋转,结合半导体可饱和吸收镜的自起动,实现稳定的被动锁模运转.腔内插入光栅对,提供负的群速度色散,以补偿光纤所带来的正色散,达到压缩脉宽的目的.当泵浦功率为300 mW、光栅对的距离为10 cm时,获得稳定的锁模运转,锁模输出功率28 mW,脉冲重复频率20 MHz,输出光谱宽度达15 nm,按脉冲变换极限公式,其脉冲时间宽度与频带宽度的乘积为0.315计算,脉宽可达100 fs以下.

实验研究了环行腔掺镱光纤激光器的运行特性.发现在由未完全泵浦的掺镱光纤充当的慢可饱和吸收体与偏振控制器和偏振敏感型隔离器所组成的等效快可饱和吸收体的共同作用下,仔细调节偏振控制器的角度与泵浦功率的大小,掺镱光纤激光器可分别稳定地工作在连续、调Q、调Q锁模和连续锁模多种运转方式.对于不同的运转方式,从原理上给予了一定的解释,并对各种运转方式的工作条件进行了详细研究.由于其具有全光纤结构,且腔内不含任何主动器件,同时有良好的稳定性.

报道了基于偏振旋转技术等效快可饱和吸收体的被动调Q锁模光纤激光器,采用976 nm半导体激光器作为抽运源,高掺杂浓度的Yb3+光纤作为增益介质构成环形腔,通过调节抽运光功率和偏振控制器的角度得到了调Q,调Q锁模与锁模三种稳定的输出脉冲。获得的锁模脉冲中心波长为1.05 μm,重复频率为20 MHz,脉冲光谱宽度为13.8 nm,抽运功率为270 mW时,锁模平均输出功率为15.82 mW；调Q频率为17.54 kHz,调Q脉冲宽度为8 μs,光谱宽度为4.7 nm；调Q锁模中调Q重复频率为300 kHz。