提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构，采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究。研究发现，波长在400~900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下，最小的透过率能达到7.46%，最小的半峰全宽能达到7.25 nm，最大的反射率为87.61%，最大吸收率达到38.00%，且表现出透射光谱与入射光的偏振方向无关。分析发现，复合结构的共振模式由两基本结构的共振模式耦合而来，且嵌套模式可以进一步减小单一结构的透过率和增大光与复合结构的相互作用。通过改变复合结构参数，得到了较宽且高效的等离激元调控范围和较窄的透射光谱。这也为设计人工亚波长周期性复合结构的研究提供一定的理论指导。

以衍射理论为基础, 建立了椭偏高斯光束通过非线性介质后远场光强分布的理论模型。利用该理论模型采用数值模拟的方法研究了椭偏高斯光束与非线性介质相互作用后在远场形成的衍射图样随椭偏光椭偏率变化的演化规律。分析发现, 在不同非线性机制下, 椭偏率的变化对远场衍射图样的影响明显不同。在分子取向机制下, 非线性介质对入射椭偏高斯光束椭偏率变化的响应最敏感, 不仅影响衍射图样的分布尺寸和衍射环的数目, 而且还影响远场衍射图样中央光斑的亮暗。由于线偏振和圆偏振是椭圆偏振的特殊情况, 本文所建立的模型也适用于入射光束偏振态为线偏振或圆偏振态的情况。

研究了共面转换(IPS)液晶盒处于强锚定及弱锚定两种边界状态时横向电场与平面织构胆甾相液晶螺距的关系,探讨了液晶盒表面锚定对胆甾相液晶电控螺距的影响。理论结果表明,共面转换模式下电场可以调谐胆甾相液晶的反射光颜色,而边界锚定效应对电场调谐螺距有显著影响。这一结果为基于电控螺距原理的胆甾相液晶反射式彩色显示方案提供了理论上的依据。

本文以衍射理论为基础,通过数值计算,研究了以自聚焦和自散焦为基础的非线性折射型光限幅器的光限幅特性,探讨了样品盒的安装位置和入射光束腰斑半径的变化对折射型光限幅器工作性能的影响.结果表明:折射型光限幅器的光限幅特性曲线随激光输入功率的增加是衰减振荡的.光束聚焦差时,样品盒宜靠近焦面安装;光束聚焦好时,样品盒可稍远离焦面安装.对于自聚焦(自散焦)型非线性光限幅器,当样品?邪沧霸诮沟阕竺?右边)半个瑞利范围内某位置时,透过率最小,限幅器可获得最佳限幅效果.

在同时考虑非线性折射和非线性吸收的情况下,借助光的衍射理论,研究了Z-扫描技术的衍射理论模型,分析了非线性折射和非线性吸收同时存在时Z-扫描曲线的形状特征和变化规律.数值计算表明,非线性吸收相移和非线性折射相移的比值是影响接收小孔输出光功率的重要因素.要想得到好的光限幅效果,应选取非线性相移比值远小于1或远大于2的非线性材料.

研究了甲基红染料掺杂的液晶混合物E7对波长为532 nm的纳秒脉冲激光的光限幅特性,观察了激光通过液晶盒后的远场光强分布及其随入射光能量的变化.实验发现,对于厚度为 46 μm,重量体积比为6 mg/0.5 ml的甲基红染料掺杂的液晶混合物E7薄膜,其最初三次测试的箝位输出值分别为0.70 μJ,1.00 μJ和1.52 μJ,输入限幅阈值在23～28 μJ之间.这种薄膜的极低箝位输出特性对用于人眼和传感器保护的光限幅应用很有意义.

利用菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式,对发散和会聚高斯光束通过薄非线性介质时形成的远场衍射图样进行了研究.模拟计算结果表明:当发散高斯光束通过自散焦介质或会聚高斯光束通过自聚焦介质时,远场均会出现中央较暗、向外围逐渐增强、分布尺度较大的粗衍射环;当发散高斯光束通过自聚焦介质或会聚高斯光束通过自散焦介质时,远场均会出现中心强度最大、向外围逐渐减弱、分布尺度较小的细衍射环.不同远场衍射图样归根结底是入射高斯光束因介质折射率变化造成的空间自相位调制及其波前曲率共同作用的结果.

文中讨论激光多普勒技术的双相检测辨向方法,计算了单周期矩形相位光栅的衍射光强分布,比较了光栅常数相同的矩形相位光栅和振幅光栅的衍射效率.实验研究了一种利用双相检测法辨向的、以单周期矩形相位光栅作光束结合器的激光光栅测振仪系统.介绍了仪器的工作原理和信号处理方法,给出部分实验结果,实验结果与理论分析相吻合.

研究了使用非相干、扩展光源的波前误差测量技术，分析了使用强度透过串型像面掩模的扩展目标相关波前探测原理，讨论了模拟目标的选择问题，探讨了根据目标图像生成像面掩模图像、进而制作像面掩模的方法，给出了所生成的像面掩模图像的典型结果，进行了以强度透过率型掩模为特征的单子孔径扩展目标波前传感器原理实验，比较了两种不同掩模的波前探测效果，获得了与理论分析一致的实验结果。

描述在拍波干涉测长中使用的几种拍波干涉条纹尾数测量方法,提出一种拍波锁相型对准原理,介绍和比较拍波干涉仪的三个原理方案,讨论测量方法和测量精度等问题.