为了快速有效地测量微小透明物体表面形貌, 设计了一种基于Mach-Zehnder干涉仪的两步相移数字全息系统。该系统使用两个相同的CCD在不同距离同时采集干涉图像, 利用光学相移单元在每个CCD记录的干涉图之间形成一个π的相移, 然后通过光的空间传递函数及傅里叶变换给出了相位重建的算法。搭建了两步相移干涉光路, 以微透镜阵列作为待测物体, 验证了该系统的可行性。结果表明, 该系统比四步相移法节省一半以上的时间, 且能够达到与四步相移法相一致的相位重建结果。该方法对提高相位重建效率具有一定的帮助。

制备壳厚为2~3nm，核尺寸为15、25、50nm的Au@SiO₂纳米粒子代替Au纳米粒子，用来研究电磁场耦合强度与粒子尺寸和间距之间的关系。实验结果表明处在硅衬底上核尺寸为50nm的Au@SiO₂纳米粒子增强效果更佳。为了进一步提高Au@SiO₂纳米粒子的拉曼活性，将核尺寸为50nm的Au@SiO₂纳米粒子置于光滑的金表面，结果表明罗丹明6G的信号获得了更大的增强。利用时域有限差分法分别计算了不同粒径、间距和处在不同基底材料上的Au纳米粒子二聚体的表面增强拉曼散射(SERS)活性，结果表明粒子尺寸越大，间距越小，处在金衬底上的Au纳米粒子二聚体电磁场耦合强度越高，这与实验结果完全相符。另外，粒子间的耦合方式从粒子间隙转移到粒子与衬底之间，克服了粒子间距不可控的问题。这为获得灵敏度和稳定性更高的拉曼活性基底提供了新的思路。

通过溶剂热法合成了石墨烯-硫化镉(G-CdS)复合材料。利用X 射线衍射仪、透射电子显微镜和紫外可见光谱仪对G-CdS复合材料的结构、尺寸、形貌和吸收特性等进行了表征，结果表明硫化镉量子点的平均尺寸为7 nm，且较为均匀地附着在石墨烯上。利用单光束Z-扫描技术研究了G-CdS复合材料在波长为532 nm、脉冲宽度为30 ps激光作用下的三阶非线性光学特性，结果表明G-CdS复合材料具有正的非线性折射率和饱和吸收特性，其三阶非线性极化率为4.36×10^-12 esu，非线性吸收系数为-6.54×10^-11 m/W。与硫化镉量子点相比三阶非线性特性有较大改善。

基于琼斯矩阵和菌紫质分子光循环的简化光循环模型,建立了紫光诱导同圆偏振记录光栅的理论模型,采用四波耦合光路测量菌紫质光栅的衍射效率.理论模拟和实验结果表明:加入线偏振的辅助紫光,线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互平行时,菌紫质光栅的衍射效率最大;线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互垂直时,菌紫质光栅的衍射效率最小;菌紫质薄膜中同圆偏振记录光栅的稳态衍射效率随线偏振再现光偏振方向和线偏振辅助紫光偏振方向之间的夹角按余弦规律变化.线偏振紫光能诱导同圆偏振记录光栅由非偏振光栅转化为偏振光栅.

设计了一种基于菌紫质光致各向异性的相移器, 并把它用于相移干涉计量。取向随机分布的极性菌紫质分子对线偏振诱导光的选择性吸收导致分子取向分布不均匀, 使其呈现宏观的各向异性, 这种各向异性与诱导光的偏振特性密切相关, 圆偏振光经过各向异性的菌紫质薄膜后, 出射光的偏振特性完全由偏振诱导光决定。基于上述原理设计了一种新型的相移器, 用琼斯矩阵法推导了基于相移器的相移干涉原理。该相移器在工作过程中不需要移动Mach-Zender干涉仪内部的任何器件, 仅需要改变外部控制光路中诱导光的偏振取向就可以控制参考光的相位, 有助于提高设备的抗振能力。用最小二乘法对相移干涉结果进行重建, 得到了和实际相位一致的结果, 验证了相移器的可行性。

通过湿化学方法制备了具有三阶非线性光学性质的硒化铅/聚乙烯醇复合物薄膜.采用透射电镜和扫描电镜对硒化铅量子点的尺寸和薄膜的形貌进行表征.运用Z扫描方法，研究了薄膜在波长为532 nm,脉冲宽度为38 ps条件下的三阶非线性光学性质.实验结果表明：合成的硒化铅量子点尺寸在10 nm左右，属于强量子受限，制备的薄膜表面粗糙度比较好；薄膜在皮秒脉冲激光作用下呈现负的非线性折射效应和反饱和吸收性质，其三阶非线性极化率χ(3)为3.6×10－11 esu.

为了研究连续激光晶化非晶硅薄膜中激光功率密度对晶化效果的影响，利用磁控溅射法制备非晶硅薄膜，采用连续氩氪混合离子激光器对薄膜进行退火晶化，用显微喇曼光谱测试技术和场发射扫描电子显微镜研究了薄膜在5ms固定时间下不同激光功率密度对晶化效果的影响,并对比了普通玻璃片和石英玻璃两种衬底上薄膜晶化过程的差异。结果表明，在一定激光功率密度范围内(0kW/cm2~27.1kW/cm2)，当激光功率密度大于15.1kW/cm2时，普通玻璃衬底沉积的非晶硅薄膜开始实现晶化; 随着激光功率密度的增大，晶化效果先逐渐变好，之后变差; 激光功率密度增大到24.9kW/cm2时，薄膜表面呈现大面积散落的苹果状多晶硅颗粒，晶粒截面尺寸高达478nm ; 激光功率密度存在一个中间值，使得晶化效果达到最佳; 石英衬底上沉积的非晶硅薄膜则呈现与前者不同的结晶生长过程，当激光功率密度为19.7kW/cm2时，薄膜表面呈现大晶粒尺寸的球形多晶硅颗粒，并且晶粒尺寸随着激光功率密度的增大而增大，在 27.1kW/cm2处晶粒尺寸达到最大5.38μm。研究结果对用连续激光晶化法制备多晶硅薄膜的研究具有积极意义。

为了减低非晶硅薄膜太阳能电池的光致衰减效应和提高其光电转换效率, 用等离子体化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜, 用波长为248nm的KrF准分子激光器激光晶化了非晶硅表层, 用共焦显微喇曼测试技术研究了非晶硅薄膜在不同的激光能量密度和不同的频率下的晶化状态, 并用扫描电子显微镜测试晶化前后薄膜的形貌。结果表明, 随着激光能量密度的增大, 薄膜晶化效果越来越好, 能量密度达到268.54mJ/cm2时晶化效果最好, 此时结晶比约为76.34%; 最佳的激光能量密度范围是204.99mJ/cm2～268.54mJ/cm2, 这时薄膜表面晶化良好; 在1Hz～10Hz范围内, 激光频率越大晶化效果越好; 晶化后薄膜明显出现微晶和多晶颗粒, 从而达到了良好的晶化效果。

利用等离子增强化学气相沉积系统制备了本征非晶硅薄膜，并选用488 nm波长的连续激光进行晶化.采用喇曼测试技术对本征非晶硅薄膜在不同激光功率密度和扫描时间下的晶化状态进行了表征，并用514 nm波长与488 nm波长对样品的晶化效果进行了比较.测试结果显示：激光照射时间60 s, 激光功率密度在1.57×105 W/cm2时，能实现非晶硅向多晶硅的转变，在功率密度达到2.7 56×105 W/cm2时，有非晶开始向单晶转变，随着激光功率密度的继续增加，晶化结果仍为单晶; 在功率密度为2.362×105 W/cm2下，60 s照射时间晶化效果较好; 在功率密度为2.756×105 W/cm2和照射时间为60 s的条件下，用488 nm波长比514 nm波长的激光晶化本征非晶硅薄膜效果较好，并均为单晶态.

各向异性吸收的菌紫质(BR)分子可以看作一个电偶极子。由大量随机取向的BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上呈现光学各向同性。在线偏振光照射下,电偶极矩取向与激发光的偏振方向一致或接近的BR分子被激发到中间态,产生光致异构,而电偶极矩与激发光偏振方向垂直的BR分子大部分仍处于基态。分子结构的改变导致其折射率和吸收系数发生变化,从而使BR薄膜呈现出宏观的光学各向异性。利用抽运探测法测量了BR薄膜的光致双折射特性,并通过BR分子光循环的二态模型对实验结果进行了理论模拟。实验与理论计算结果符合较好。