利用剪裁的纳米球掩模沉积技术制备了周期性的银纳米颗粒与银纳米孔阵,并探讨了相关纳米结构的光学特性。先在玻璃基片上制备六角密排的聚苯乙烯纳米球作为掩模,然后利用电子束蒸镀银金属,在超声中去掉掩模,最终可以获得周期性的银纳米三角颗粒。若在蒸镀银金属前先对聚苯乙烯纳米球进行氧等离子体刻蚀,可以获得周期性的银纳米孔阵。测量上述银纳米颗粒与银纳米孔阵中纳米银的透射谱,对其表面等离子体共振特性进行了分析。同时,利用三维时域有限差分方法对相关纳米结构的光吸收特性进行了数值模拟,理论模拟与实验结果基本相符。

基于部分相干光束的角谱表述和稳相法,研究了非传统空间关联结构对非傍轴部分相干光束的远场光强和发散角特性的影响,推导了非傍轴贝塞尔-高斯谢尔模(BGSM)光束经圆形光阑衍射后在远场的光强和发散角的解析表达式,利用该表达式数值计算了非傍轴BGSM光束的远场光强和发散角特性。结果表明,非傍轴BGSM光束与非傍轴高斯-谢尔模光束的远场光强及发散角特性不同,并且与光束在光源平面的空间关联结构、束腰半径、相干长度以及光阑半径密切相关。因此,调控光束的空间关联结构可以调控非傍轴部分相干光束的远场传输特性。

利用飞秒脉冲激光激发Cu掺杂ZnO纳米棒, 研究其特有的非线性光学性质和激发机制。在激发波长为750 nm的荧光光谱中, 二次谐波峰非常弱, 几乎可以忽略, 存在非常强的激子发光峰和Cu掺杂导致缺陷发光峰。激发强度的增大会导致这两个发光峰强度呈非线性增大, 激子发光峰位产生明显红移, 而缺陷发光峰位没有变化。进一步增大激发强度, 缺陷发光峰强度会出现饱和甚至有所下降, 而激子发光峰强度持续增大。当激发波长增加到760 nm时, 从样品的荧光光谱可以清楚地识别到二次谐波峰和激子发光峰以及缺陷发光峰并存。随着激发波长的进一步增加, 二次谐波强度不断增大, 而激子发光峰和缺陷发光峰的强度却随之下降。当激发波长为790 nm和800 nm时, 未发现激子发光峰和缺陷发光峰, 非线性光谱以二次谐波为主导。研究结果表明, 通过选择合适的激发波长和激发强度, 可以实现发光颜色的转变, 使得Cu掺杂ZnO纳米棒在全光显示方面具有潜在的发展前景。

实验中在p-GaN层制备单层密排的聚苯乙烯（PS）纳米球作为掩模，通过改变纳米球掩膜的直径，制作了周期性的占空比不同的GaN纳米圆台阵列结构。实验结果表明，在归一化激发光功率后， p-GaN层制备纳米圆台阵列的LED出光效率最高增加到参考样品的3.8倍。三维时域有限差分方法计算表明，周期性纳米结构破坏了p-GaN表面的全反射，增大了LED结构的光输出临界角，从而提高LED的光致发光效率。此外，利用可变的纳米球掩模刻蚀技术，可以在同一个周期下优化纳米圆台的尺寸从而进一步提高LED的出光效率，这可以用等效折射率与薄膜透射率理论来解释，计算结果与实验结果比较一致。

根据光波导理论，采用数值方法分析了单模锥形光纤锥区传输常数和光场分布的变化情况.采用分步傅里叶法数值求解广义的非线性薛定谔方程，对超短脉冲在锥区的传输演化进行了研究.结果表明:传输常数沿拉锥方向缓慢减小，在拉锥末端迅速减小; 在拉锥初始阶段，能量主要集中在纤芯中，“转换点”之后能量在纤芯和包层中重新分布，光强在拉锥末端变强; 脉宽小于80 fs的超短脉冲沿锥区传输时，沿拉锥方向，脉冲不断展宽，而当脉宽大于80 fs时，脉冲展宽不明显.

介绍了SC谱的产生机理,并通过数值计算具体分析和比较了各种光纤中高阶群速度色散(GVD)对SC谱产生的影响.结果表明:二阶GVD为正的光纤中,三阶GVD不利于平坦SC谱的形成;在色散位移光纤(DSF)的反常色散区,三阶GVD(TOD)是平坦SC谱形成的决定因素;四、五阶GVD则对反常色散平坦光纤(DFF)和色散平坦渐减光纤(DFDF)中平坦、宽带SC谱的形成起着决定性的作用.

研究了三种不同色散递减类型光纤构成的环形腔对光脉冲传输特性的影响(指数递减、线性递减与抛物线递减),发现其色散曲线为指数递减的环形腔最有利于皮秒光脉冲的传输与压缩;而对于飞秒脉冲,在高阶效应的影响下,情况恰恰相反,色散曲线为抛物线递减的光纤构成的光纤环最有利于脉冲传输与压缩.并且对于飞秒脉冲,环形腔的光开关特性只是在一定条件下存在.

研究了在色散平坦渐减光纤中,交叉相位调制效应对光脉冲的传输以及超连续谱产生的影响.研究结果表明,交叉相位调制效应对超连续谱的产生起到增强的作用,提高了超连续谱产生的效率.在一定条件下,尽管脉冲的两个偏振分量的模式折射率不同,但由于交叉相位调制效应,它们能相互俘获并以共同的群速度传输,产生自捕获现象.

采用一种在色散位移光纤反常色散区产生平坦超宽超连续谱的方法。利用数值计算对色散位移光纤反常色散区高阶孤子压缩效应产生超连续谱展开了全面、深入的研究。结果表明,在色散位移光纤的反常色散区色散斜率(三阶色散)对超连续谱的形成起着决定性的作用;进一步研究表明,抽运脉冲的峰值功率及脉宽对超连续谱的谱宽和平坦度都有着重要影响,而高阶非线性效应对超连续谱产生没有显著影响。综合考虑以上因素,超续谱的谱宽和平坦度可以获得最大的优化。

通过数值计算,对色散平坦渐减光纤(DFDF)产生平坦超连续谱(SC)进行了研究。结果表明,该光纤中抽运脉冲峰值功率对超连续谱的形成有着重要的影响,超连续谱的产生存在阈值功率,抽运脉冲峰值功率由阈值逐步增大,超连续谱随之愈宽,平坦度愈好,但增大到一定值时,超连续谱的平坦度会开始劣化,综合考虑各因素找到了产生平坦超连续谱的最佳功率;四阶和五阶群速度色散(GVD)是该种光纤产生平坦超连续谱的决定因素,三阶及五阶以上群速度色散的作用可以忽略;进一步研究发现,超连续谱频谱展宽的机理主要来自脉冲的自相位调制效应,自变陡、受激拉曼散射等高阶非线性效应对平坦超连续谱的产生没有显著影响,在计算的时候完全可以忽略。