中红外光源在**安全、食品安全、光谱分析等**或国民经济的重要行业有着重要的应用。近年来, 稀土离子掺杂硫系玻璃和光纤的研究主要集中在提高稀土离子溶解度、降低稀土离子局域声子能量和敏化离子共掺等方面。在玻璃和光纤中获得了Dy3+、Pr3+、Dy3+、Tb3+、Sm3+等稀土离子的中红外荧光, 这种宽带中红外荧光在传感领域得到了应用, 实现了CO2、CH4等气体的传感。本文综合评述了稀土掺杂中红外硫系玻璃和光纤的研究进展, 讨论了影响硫系玻璃光纤中红外发光的各种因素, 包括稀土离子溶解度、稀土离子周围声子能量、敏化离子间能量传递和杂质损耗等, 重点总结了宽带中红外荧光在气体传感领域的研究进展, 指出对于稀土离子掺杂硫系光纤气体传感器的研究有5个方面存在不足。如何在稀土掺杂玻璃光纤中获得中红外激光仍是一个急需研究的方向, 除了从有源光纤制备(基质选择、稀土离子共掺、局域结构调控、预制棒玻璃提纯等)的角度来寻求解决方案, 还需要从光纤光栅刻写技术、泵浦激光器功率和波长调谐方面进行研究。稀土掺杂中红外硫系光纤凭借其小巧、紧凑以及经济性等优点展现出巨大的应用潜力, 未来在多个领域的物质检测方面将实现广泛应用, 具有巨大的应用前景。

采用基于广义梯度近似的第一性原理方法，研究了纯ZnO、S单掺、La单掺和S-La共掺ZnO的能带结构、态密度和光学性质。S单掺ZnO后，价带和导带同时向低能量转移，导致带隙减小。La单掺ZnO后在导带底产生杂质能级使得带隙减小。S-La共掺ZnO导致La的局部化减弱，表明La形成的施主能级由于S的3p态的影响变得更浅，从而减小了带隙。和纯ZnO相比，掺杂后的ZnO吸收系数和反射系数都减小，导致透射能力增强，为ZnO作为透明导电氧化物应用于太阳能电池提供了潜在的理论依据。

光纤隐失波传感器具有设计简单、灵敏度高、易与其他传感技术相结合的特点，被广泛应用于生物和化学传感领域。概述了光纤隐失波传感的定义和常用的光纤种类；总结了光纤隐失波传感器的优化方法和原理；回顾了石英光纤以及硫系光纤在生化传感领域的研究进展，并展望了今后的发展方向和趋势。

运用平面波法研究了光波入射二维光子晶体时的模场分布，包括周期性结构、中心引入点缺陷和线缺陷三种情况。结果表明：对于完全周期性光子晶体，其模场是波矢量k 的周期性函数；不同的k 即使对同一个能带也存在不同的模场分布；模场主要分布在高介电常数的区域，且呈现高度对称性；除了简并模，相邻模场正交；模场分布形状与晶格结构有关，正方晶格模场呈现正方形分布；而对于不同的点缺陷，点缺陷半径不同，模场分布不同；当二维光子晶体中存在线缺陷时，其模场分布在缺陷及其周围的区域，呈现明显的周期对称性。

采用宽带激光光斑和填粉焊接技术，在不使用钎剂的情况下进行6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊接实验。分析测试了接头成形、焊缝组织和接头强度，并探讨了影响接头强度的因素。结果表明，采用此方法可实现6061铝合金/镀锌钢板的熔钎焊连接。选用优化的焊接工艺参数获得了成形饱满，无裂纹、气孔等缺陷的焊缝。焊缝熔宽和金属间化合物层厚度随焊接热输入量的增加而增大。熔钎焊缝中金属间化合物由Al-Fe和Al-Fe-Si系统化合物组成。拉伸试样均断裂在钎料/镀锌钢界面，接头最大机械抗力为152.5 N/mm，断口呈脆性断裂特征，钎料/镀锌钢界面为接头的薄弱环节。拉伸试样铝一侧断裂面由Al5Fe2Zn0.4和α-Al组成。焊缝熔宽、金属间化合物层厚度共同决定了接头的机械抗力水平。

采用经整形的矩形光纤激光光斑和配套的宽带送粉装置, 实现了在镀锌钢板表面熔覆 AlSi12合金涂层。通过光学显微镜、扫描电镜和 X射线衍射仪观察熔覆层成形、缺陷以及金属间化合物层组织, 结果表明熔覆层中的主要缺陷是裂纹。在熔覆层与母材界面处的金属间化合物层中发现裂纹, 熔覆中的热输入量与裂纹长度成正比。通过增加激光功率或降低熔覆速度可以有效减小熔覆层中气孔的最大直径并减少气孔数量, 熔覆层界面处组织为 Al-Fe-Si系统金属间化合物。激光功率的降低或熔覆速度的增加, 可以有效降低金属间化合物层最大厚度, 采用适当的熔覆工艺参数控制金属间化合物层厚度, 可以有效避免裂纹的生成。

激光熔钎焊是利用两种合金熔点的差异，通过激光加热使低熔点材料（母材和填充材料）熔化，在接头界面与固态高熔点母材相互作用达到冶金结合的异种合金连接方法。按激光能量吸收机制对激光熔钎焊进行了分类，并结合所做工作，阐述了激光熔钎焊方法的发展及研究进展。

采用20 kW CO2激光器对不锈钢厚板进行了焊接实验研究。发现激光束焦点位置在高功率输出时存在漂移,为简便地描述焊接位置,以聚焦镜中心与材料表面的距离h作为焊接位置的表征,研究了不同h时的焊缝成形及熔深变化情况。此外,万瓦级激光焊接对聚焦系统更加敏感,在聚焦镜焦距f=300 mm时不同焊接位置处的焊缝成形差别小,且熔深浅,深宽比小;在f=200 mm时不同焊接位置处焊缝成形变化明显。采用f=200 mm聚焦系统,在h＝208 mm、激光功率P＝18 kW、焊速v＝2 m/min时对12 mm厚1Cr18Ni9Ti实现了对接单道焊透,焊缝成形良好。结果表明:通过优化工艺参数,在不开坡口和未填充材料的情况下,采用20 kW CO2激光器可以实现12 mm不锈钢厚板的对接焊,焊缝成形良好、深宽比大、热影响区小,得到了较为理想的焊接接头。