乳腺癌手术中常因缺乏快速准确的组织性质检测手段而导致组织过度切除或手术时间延长。利用组织自体光谱的检测手段因具有速度快、灵敏度高、选择性强以及无创性等优势而受到越来越多的关注。因此，针对乳腺癌寻求高效精准的光谱诊断特征并研究其内在根源具有重要意义。笔者以355 nm亚纳秒序列脉冲激光作为激发光源，采用自主搭建的激光诱导稳态荧光光谱系统对多例乳腺恶性肿瘤组织和正常乳腺组织开展自体荧光光谱实验研究。对两类组织样本的光谱特征进行比较分析，提出了基于430 nm附近光谱特征差异的特异性甄别方法，并比较了三种荧光比值法的甄别效果。进一步的光谱拟合分析揭示了实验测得的乳腺组织自体荧光主要来自4种内源性荧光物质的贡献，而癌变组织的光谱特征变化主要源于还原型辅酶Ⅰ（NADH）的增加以及NADH结合性蛋白的减少。本文提出的乳腺癌变光谱甄别方法特异性显著，生物学根源清晰，能够为临床快速检测应用提供新的技术方法参考，尤其是能为保乳手术中的切缘快速检测提供崭新的视角。

提出一种基于空间光调制的光束聚焦控制方法，利用液晶空间光调制器产生动态的二元菲涅耳透镜相位结构，以实现对光束焦斑的轴向与横向偏移的快速精确调节。采用面阵探测器检测光斑大小与位置信息，结合反馈控制机制可实现对光束聚焦点三维位置的自动校准及稳定性控制。该方法在调节过程中不同偏移量之间不存在耦合影响，且横向偏移调节对光传输距离不敏感。进一步介绍了基于该方法搭建的光束聚焦实时反馈控制系统。实验表明，光束焦斑的轴向校准能做到精确快速的收敛。横向偏移校准方面，在较短焦距的情况下能做到单步收敛，而在较长焦距的情况下需要结合比例积分微分控制算法进行调节，如利用数据拟合对调节误差进行经验修正，也可做到单步收敛。

提出了一种基于偏转平移光路的激光束方位校准方法，采用转动与平动相结合的控制机构对激光束进行反馈偏移调节，以实现光路的自动校准及光束方位的稳定性控制。采用两个探测器对光束的方向和位置进行检测，通过简单的校准光路设计，在水平和竖直方向上实现了对光束角度偏移和平行偏移的反馈式分离调节，避免了调节过程中不同偏移量之间的耦合影响。引入的平行偏移控制对光传输距离不敏感，因而有利于提高调节的稳定性和精确性。进一步介绍了基于该方法搭建的光束校准系统，实验结果表明该系统能够实现预期的校准效果。

运用全光学方法研究了具有较弱磁晶各向异性的FePt薄膜中的超快磁化进动行为。利用飞秒激光脉冲诱导产生磁化进动，基于时间分辨磁光克尔光谱方法测量其动力学过程，并通过拟合分析获得了进动频率与Gilbert阻尼因子的外场及激发能量依赖关系。基于微磁学理论和实验条件推导的磁化进动频率表达式能够很好地解释进动频率的非线性外场依赖关系，而频率随激发能量缓慢增大源于更高的平衡温度。分析表明本征磁阻尼因子比文献报道的L10-FePt薄膜的磁阻尼小得多，而有效磁阻尼随外场增大迅速减小源于磁不均匀性。实验还发现提高激发脉冲能量可以减缓一致性磁化进动的能量耗散。

理论上详细推导了非线性亥姆霍兹方程的三个守恒量，其分别与傍轴近似下非线性薛定谔方程的三个守恒量(功率，哈密顿量，动量)对应。形式上，当忽略非线性亥姆霍兹方程中的非傍轴项时，其守恒量可自洽的简化到傍轴模型下的守恒量。另外，通过研究这些守恒量随着空间光孤子参数改变而变化特性，详细阐述了非傍轴非线性亥姆霍兹模型与傍轴非线性薛定谔模型的差异。特别发现非傍轴模型的引入可以有效地抑制傍轴模型下空间光孤子的哈密顿量与动量随着横向速度增大而发散的结果。

分析了现有光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)系统的一个缺点, 即需预先估计待测脉冲的特性, 来设定合适的系统参数。因而其适用范围受到一定限制, 特别是在测量啁啾脉冲时容易出现偏差。实验用SPIDER系统分别测量了钛宝石飞秒激光器输出的脉冲及其经BK7玻璃块展宽得到的啁啾脉冲, 测得啁啾脉冲的宽度为295 fs, 作剪切量修正后测得脉宽为322 fs, 后者更接近理论预期的313 fs。这表明SPIDER系统测量啁啾脉冲时, 如果色散器提供的色散量不够大, 会出现一定程度的偏差。通过补充记录两个和频脉冲的光谱, 修正实际的剪切量, 可有效减小误差, 但问题仍未完全解决。

从多角度遥感的原理出发,介绍了机载多角度光谱成像仪的设计思想和设计方法,通过航空飞行试验,验证了系统的设计思想,并获取了高性能的多角度多光谱图像数据.