采用重复频率100 kHz下，输出功率为3.7 W的532 nm Nd:YAG皮秒激光器对石英衬底微米量级的铝膜进行了烧蚀，研究了脉宽为10 ps的激光单脉冲能量密度对烧蚀效率、光斑耦合率对烧蚀图形以及重复加工次数对加工精度的影响。单脉冲激光烧蚀实验证实，皮秒激光烧蚀铝膜可分为高能量密度烧蚀与低能量密度烧蚀两个区域。光斑耦合率对烧蚀深度影响较大，不易从理论角度控制烧蚀效率。为提高加工精度与验证求解烧蚀率的准确性，提出重复多次加工的方法。对比了高斯线性法与高斯线性修正法的求解烧蚀率的结果，证明了高斯线性修正法在扫描激光精细加工方面的优越性。利用高斯线性修正法求得的烧蚀效率，模拟了激光在不同光斑耦合率下烧蚀微槽的三维轮廓图。

为研究短脉冲激光辐照硅膜表面后的能量传输过程, 基于双温方程的计算方法以及自由电子气理论, 建立了求解能量传输方程的二维有限元模型.针对红外以及可见光波段的激光, 通过限制硅膜的大小, 有效地控制了计算的精度, 并得到电子温度与热流的时间以及空间分布.计算结果表明, 激光诱导产生的等离子体密度极大地影响了硅膜表面的反射率及光吸收系数; 通过分析电子热流密度随时间的变化曲线, 得到硅膜内部能量的传输过程; 在激光作用过程中, 硅膜内部晶格温度始终保持在熔点以下, 证明了等离子体密度是激光烧蚀硅膜的主导因素; 预测了激光烧蚀的图形, 并分析了不同波长的激光烧蚀图形与高斯曲线的关系.

为研究Al膜受短脉冲激光作用时的能量传输过程, 建立了一维半经典双温热传导模型。根据材料加工过程的熔化现象, 对模型的相变区域进行有效设置。通过有限元法求解, 得到晶格温度随时间分布的规律。根据自由电子气理论优化了模型, 得到Al膜表面反射率和热吸收系数随时间的分布图。得到了激光辐照所产生热电场的分布规律, 并分析了电子温度梯度对其影响。描绘出电子漂移运动速度的分布规律, 证实激光作用产生的热电场是电子漂移运动的主导因素, 发现最大漂移速度位置随时间的延长而加深。对激光作用后的晶格温度进行了区域性分析, 定义了过热加热区, 并得到激光烧蚀深度随时间的变化关系。实验结果表明, 不同功率皮秒激光烧蚀Al膜的深度接近于理论计算结果。

采用固态反应法制备了Gd3PO7∶Eu3+ 和 La3PO7∶Eu3+发光材料, 通过X射线衍射和SEM确定了样品的结构和形貌。 在真空紫外光的激发下, Gd3PO7∶Eu3+样品展示了较弱的基质吸收; 但在紫外光的激发下, Gd3PO7∶Eu3+显示了比La3PO7∶Eu3+更强的红光发射, 其原因是在Gd3PO7∶Eu3+中存在Gd3+到Eu3+的有效能量传递过程。两个样品的发射光谱峰值位于618 nm, 属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。Eu3+在材料中处于较低的格位对称环境, 具有很好的色纯度。

为研究双温方程中电子热传导项和电子与晶格耦合项对激光辐照物体表面温度场求解的影响, 对这两项施加了约束条件。由于飞秒和亚皮秒激光与物质相互作用时间短, 电子与晶格来不及耦合, 所以对耦合项施加时间约束; 根据相分离条件(CPPS), 对热传导项施加空间约束。利用有限元方法建立了激光烧蚀金属铜膜表面的有限元模型。通过分析双温方程中热传导项和耦合项对计算结果的影响, 发现短脉冲激光与铜金属相互作用过程中电子与晶格耦合项可以忽略, 而传导项不可忽略。求解适当激光功率下的双温方程, 得到了激光作用中心电子与晶格在不同脉冲宽度激光辐照下的温度变化关系。根据100 fs激光作用后晶格温度场的空间分布情况, 研究了激光作用的相分离区域、相爆炸区域以及熔融区域的分布情况。

采用一种低成本的有效方法制备出了有序排列的海胆状ZnO纳米线阵列。首先利用自组装的方法得到了单层的聚苯乙烯(PS)小球，以其为模板用水热法在小球表面生长ZnO纳米线，得到了由PS小球和ZnO纳米线构成的海胆状结构。纳米线的直径均一，长度可通过水热反应时间进行控制。利用这种方法制备的一维ZnO纳米结构在传感器、太阳能电池及光催化领域有潜在的应用价值。

用一种低成本的方法制备出了树形结构Si/ZnO纳米线阵列。首先在室温条件下用金属辅助化学腐蚀法在Si(100)衬底上制备了Si纳米线阵列, Si纳米线的直径尺寸及分布都很均匀, 通过改变腐蚀时间, 能够得到高度不同的Si纳米线阵列。利用磁控溅射在Si纳米线表面制备一层ZnO薄膜, 然后利用水热法在Si纳米线阵列上生长了ZnO纳米线。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和光致发光(PL)测试对样品进行了表征。通过这种方法制备的Si/ZnO复合结构在太阳能电池、光催化等领域有潜在应用价值。

用水热法在ZnO薄膜上制备了直径、密度及取向可控的ZnO纳米线阵列。ZnO薄膜是通过原子层沉积（ALD）方法制备并在不同温度下退火处理得到的，退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺寸、结晶质量和缺陷性质有很大的影响。而ZnO薄膜的性质对随后生长的ZnO纳米线的直径、密度及取向能起到调节控制的作用。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪和光致发光（PL）测试对ZnO薄膜和ZnO纳米线进行了表征。最后得到的垂直取向的ZnO纳米线阵列适合在发光二极管和太阳能电池等领域使用。

通过燃烧法合成了Eu3+掺杂的含氧磷酸镧(La3PO7∶Eu3+)纳米晶颗粒材料。样品的结构、形貌和粒径分别由X射线衍射、扫描电镜和透射电子显微镜得到。测量了样品的发射光谱、激光选择激发光谱和时间分辨光谱。实验结果表明：样品展示的较强红光发射来自于Eu3+ 的5D0→7F2辐射跃迁，Eu3+在La3PO7基质中至少占据两种不同的格位,且具有较低的格位对称性。

为了推导多模光纤弯曲损耗与弯曲半径、环境温度的关系,采用了WKB法求解非均匀直光纤的传播模数,并将弯曲光纤的有效折射率、弯曲光纤截止传播常数和光纤的热光效应同时引入到非均匀直光纤有效传播模数中。利用多模光纤进行实验验证,研制出测温灵敏度为0.1/℃、测温范围为10℃~70℃的光纤温度传感器。结果表明,弯曲损耗随弯曲半径的增大而减小,随环境温度的升高而减小,可以利用弯曲损耗测量环境温度。