通过生长一系列掺钼近化学计量比铌酸锂晶体, 研究了晶体的光折变性能, 发现在488 nm和532 nm波长辐照下, 当Mo的掺入量为0.5mol％时, 晶体的光 折变灵敏度分别达到0.25 cm/J和0.21 cm/J。此外, 极化条件的改变可以缩短晶体在488 nm波长辐照下的光折变响应时间。通过红外光谱、紫外可见吸收光谱 和X射线光电子能谱的测试, 对掺钼近化学计量比铌酸锂晶体的光折变性能变化的机制进行了研究。

主要论述了一种基于引导滤波器图像分层的高动态范围红外图像增强算法，通过引导滤波器将原始红外图像分解成基本层和细节层，再对它们分别采用相应的γ 变换进行压缩，最后按照一定比例将两部分重新合成，从而在保留图像细节的同时有效地使红外场景得到高动态灰度显示。引导滤波器不依赖于滤波半径与图像灰度值范围，执行效率更高，计算速度更快；另外，引导滤波器是局部线性模型，边缘保持特性更好，能克服其他滤波器在图像灰度变化比较剧烈的边缘易出现梯度翻转，造成图像出现“伪边缘”的缺陷。实验结果表明，通过本算法增强后的红外图像，不论是人眼的主观评价还是客观评价，都具有较强的细节增强能力和较佳的视觉表现，且具有实时处理的前景。

研究了准相位匹配条件下光学参量振荡理论,对单谐振情况下参量增益同极化反转周期的关系进了讨论;从理论上详细地分析了准相位匹配参量振荡器中谐振腔长度、晶体长度、抽运光脉宽以及信号光输出透过率对建立振荡所需泵浦光能量阈值大小的影响,并通过实验验证了理论分析的适用性.

研究了同成分掺镁铌酸锂晶体中的紫外光致吸收效应。通过对不同掺Mg浓度铌酸锂晶体的紫外光致吸收系数和双色存储灵敏度的测量,发现同成分掺镁铌酸锂晶体的紫外光致吸收效应具有Mg离子浓度阈值效应。只有当掺Mg摩尔分数大于3.0%时,从近紫外一直延伸到近红外波段的紫外光致吸收效应才显示出来。这一Mg离子浓度阈值效应进一步为双色存储灵敏度的测量结果所证实。该浓度阈值小于掺镁铌酸锂晶体抗光损伤效应的摩尔分数阈值4.6%。这种紫外光致吸收现象可能和掺镁铌酸锂晶体中反位铌NbLi浓度的急剧减少基本消失有关。

对基于级联和频差频非线性效应铌酸锂光波导新型全光波长转换器进行了理论研究。这种新型波长变换器需要两束抽运光源,它将输入的抽运光波长置于信号光波段窗口的两边,抽运光波长与信号光波长相近容易实现最佳耦合又不会占用信号波段,而且具有偏振不敏感的优点。从建立级联和频差频铌酸锂光波导全光波长转换器的理论模型出发,给出了波导中光相互作用的耦合模方程;利用逐步法详细推导了耦合模方程的解,得出了物理意义清晰的转换光功率表达式,分析了非线性晶体相互作用长度、抽运光功率对转换效率的影响,为级联和频差频铌酸锂光波导全光波长转换器优化设计提供了理论依据。

对周期性极化高掺镁铌酸锂倍频过程进行了准相位匹配倍频理论研究。在室温下通过外加电场极化法，用较低的极化开关电场～5.5 kV/mm，在厚为1 mm、长为10 mm、宽为10 mm的掺镁铌酸锂基片上成功地制备了周期为5.8～7.3 μm(间隔0.3 μm)的一阶准相位匹配倍频周期性极化光学微结构。将温度控制在70 ℃左右，以波长为1.064 μm的Nd∶YAG激光为基频光源，对所研制的光学微结构样品进行倍频通光实验验证。当入射基频光为920 mW时，可以获得约15 mW的532 nm准连续倍频蓝光输出，其归一化转换效率高达1.77 %/W。

采用气相输运平衡技术,对不同掺镁浓度的铌酸锂进行了近化学计量处理,并检验了其抗光折变性能.实验结果表明,掺摩尔分数为2%的镁的近化学计量铌酸锂晶体,光折变阈值比同成分晶体提高了4个量级.通过施加4.5kV/mm的脉冲电场,在上述1.0mm厚z切晶体上制备出了周期为6.8μm的均匀畴结构.采用声光调Q Nd∶ YAG激光器作抽运光源,基频光波波长为1.064μm,平均输入功率为230mW,在室温条件下,得到波长为0.532μm,输出功率为2.8mW的倍频绿光输出,倍频转换效率为1.22%.

以基于准位相匹配和频与差频级联二阶非线性[χ(2)∶χ(2)]基础上的全光开关的理论分析作指导,进行了周期极化铌酸锂晶体(PPLN)和退火质子交换光波导(APE)的实验制备,利用所研制的PPLN-APE器件,以自行研制的工作波长为1.54 μm的被动调Q掺钴铝酸镁激光器作为控制光源,以工作波长为1.5 μm的连续二极管激光器为信号光源进行了级联二阶非线性全光开关实验。当控制光峰值功率为3 kW,信号光功率为1 mW时,实现13%的开关效率,分析了进一步提高全光开关性能的途径。

研究了掺镁掺铁铌酸锂晶体的紫外、可见及红外光谱,首次发现当掺镁量超过通常所说的阈值(第一阀值)时,Fe3+离子和部分Fe2+离子的晶格占位由锂位变为铌位,但仍有部分Fe2+离子留在锂位. 晶体缺陷化学分析表明,继续增加掺镁量,占锂位的Fe2+离子数将逐渐减少;当掺镁量达到另一个适当的值(第二阀值)时,全部Fe2+都占铌位,晶体的抗光折变能力空前提高,这种现象称作双阈值效应.

采用汽相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比掺镁铌酸锂晶体,系统研究了晶体中的[Li]/[Nb]比含量对其畴极化电场的影响. 实验结果表明:随着晶体中[Li]/[Nb]比的提高,畴极化反转电场呈明显下降趋势,使用近化学计量比掺镁铌酸锂晶体,我们在3.5±0.1kV/mm大小的外加极化电场条件下,成功地实现了1.0mm厚度的周期极化畴反转. 我们用铌酸锂晶体的缺陷模型对实验结果给出了合理的解释.