针对现有光弹调制器定标方法受探测器频率响应的局限性，提出一种新的光弹调制器相位调制幅值（A_m）定标方法。利用起偏器、光弹调制器、波片，以及检偏器构建定标光路，利用A_m=5.136 rad的二次谐波分量零值点作为定标辅助点，将待定标点与定标辅助点间的一阶贝塞尔函数比值作为定标函数，通过测量待定标点与定标辅助点的一次谐波分量比值反推出待定标点的真实相位延迟量幅值。该方法排除了由探测系统频率响应特性带来的定标偏差，并且可以对光弹调制器整个工作区间的相位延迟量幅值进行定标。该方法操作简单、系统鲁棒性强、定标范围广。

为了研究多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜的光学常数，以溴化铅和溴化铯为原料，采用多步旋涂法在硅和FTO衬底上制得CsPbBr3薄膜。利用光弹调制式椭偏光谱仪对硅衬底上的薄膜进行了椭偏光谱分析，使用Tanguy和Tauc-Lorentz 3组合模型对变角度的椭偏光谱进行参数拟合，得到了薄膜光学常数在1.00 eV~5.00 eV范围内的色散关系，并利用荧光发射光谱、吸收谱验证椭偏拟合结果。结果表明，多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜的光学常数与其它方法相比具有一定的差异性，其中折射率可能与薄膜表面粗糙度呈负相关; 椭偏拟合所得带隙为2.3 eV，验证了荧光光谱、吸收谱的计算结果。该研究为多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜椭偏光谱拟合分析提供了参考。

为了分析溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜的光学常数, 采用旋涂法制备了多层TiO2薄膜, 利用扫描电镜对表面形貌进行了分析, 利用椭圆偏振光谱对薄膜的折射率色散和孔隙率进行了拟合分析, 并利用原位共角反射光谱对拟合结果进行了验证, 得到了TiO2薄膜厚度、孔隙率和折射率色散曲线。结果表明, TiO2薄膜厚度与旋涂层数成线性关系, 薄膜孔隙率约为15%且与旋涂层数无关, New Amorphous色散模型可以较好地拟合溶胶-凝胶旋涂方法制备的TiO2薄膜在1.55eV~4.00eV波段的椭偏光谱。该研究为溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜的光学常数测量提供了参考。

为了对一种修正式对称分束Wollaston棱镜的分束特性进行系统分析,利用折射定律和菲涅耳公式,以632.8nm波长为例,给出了出射光与水平方向的夹角随修正角、结构角之间的变化关系曲线、光强分束比随结构角的变化关系以及入射角对棱镜分束角和出射光束对称性的影响曲线。结果表明,通过对出射端面的修正可以实现Wollaston棱镜的严格对称分束; o光、e光分束角主要取决于棱镜结构角,受棱镜修正角影响较小;光强分束比随结构角的增大变化幅度较小; 当光线以小角度入射时,入射角主要影响棱镜分束角对称性; 入射角在-3°~3°之间变化时,两出射光线的不对称度小于6°,可以保证较好的对称分束效果。该研究为该棱镜的设计和应用提供了理论指导。

为了节省冰洲石晶体材料、并实现偏光棱镜光路的直角分束, 采用冰洲石晶体与氟化钡晶体二元复合的方案, 设计了一种冰洲石-氟化钡紫外直角分束偏光镜。以波长为265.6nm的紫外光为例给出了设计实例。从理论上分析了入射光经过该偏光棱镜后, e光、o光的分束角和光强分束比随入射角及入射光波长的关系, 并通过计算软件作出关系曲线图。结果表明, 该偏光棱镜分束角与直角偏差小, e光、o光的光强分束比约为1∶1; 在240nm~400nm的波段范围内, 垂直入射对应的直角分束偏差小于1.0°, 光强分束比与1的偏差在0.02以内, 具有较宽的光谱适用范围。该研究对直角分束棱镜的设计、制作以及实际使用提供了有价值的参考。

双路四通道同时干涉成像光谱仪以视场光阑代替狭缝,无旋转和移动部件,通过消色差分光棱镜和Savart偏光镜将入射光分为四对相干光束,同时在探测器上获取四幅不同偏振信息的目标图像,进而利用傅里叶变换运算并对数据进行处理得到偏振光谱图像。分析系统结构和原理得出不同偏振状态下的干涉强度表达式,四幅干涉图相加获取目标图像的总强度,同一Savart偏光镜的干涉强度相减获得纯干涉条纹,将两纯干涉条纹进行加减运算可降低系统的背景噪声,提高了系统信噪比。在考虑晶体色散关系的基础上分析讨论了光程差随波长、入射角、入射面与晶体主截面夹角以及晶体厚度的变化,在傍轴条件下设计出横向剪切量、成像透镜焦距和晶体厚度的具体参数,实现了高光谱分辨率成像,为新型干涉成像光谱仪的设计与应用提供了一种新方案。

基于Wollaston棱镜角剪切和Savart偏光镜横向剪切组合的可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统，不仅可同时获取目标正交偏振分量的干涉图和二维空间图，而且可以通过调整Savart偏光镜的厚度，得到不同光程差下正交偏振分量的干涉图像。该系统的显著特点是正交图像的同时获取和光程的实时改变。描述了可调光程的差分偏振干涉成像光谱系统结构、理论原理，推导出了干涉强度表达式。详细分析了可调光程的Savart偏光镜(MSP)和可调光程的宽视场型Savart偏光镜(MWSP)的光程差及横向剪切量的变化范围。通过两种偏光镜之间的对比可得光程差差别甚微但MWSP剪切量较大，且变化量比MSP高50%。这为以后选择Savart偏光镜类型提供了重要依据。

在激光电光调制补偿测量光相位延迟量过程中, 加入交流调制电压形成倍频接收信号, 获得消光的精确定位, 能提高测量精确度。通过调制信号形状变化与相关参量之依赖关系, 可拓展测量范围, 解决在某些点附近无法测量波片相位的“盲区”问题。根据接收到的调制光信号形状变化趋势与待测波片样品方位、延迟量、旋转方向等条件的联系, 在待测波片快轴选定后, 通过波片旋转影响信号形状变化规律的观测, 可敏锐地甄别在半波点或全波长点附近波片的正负偏差特性, 从而解决了一般偏振干涉补偿测量相位无法解决的测量盲区问题。不改变测量系统结构也不需添加任何器件, 适应于最小延迟偏差≥λ/360的情况。

为了研究飞秒激光诱导的硅材料周期表面结构,采用了理论分析和实验验证相结合的方法,对波纹周期与入射激光波长之间关系的理论分析计算,得到了单晶硅表面波纹周期约为800nm,研究了1kHz的飞秒脉冲(中心波长800nm,脉宽35fs)加工单晶硅引起的波纹结构.结果表明,在功率密度略大于样品损伤阈值的条件下,单晶硅表面形成了清晰的平行等间距直线周期条纹结构,测得该条纹的周期约为750nm,与所用激光中心波长接近.使用可旋转的格兰-泰勒棱镜改变入射激光的偏振方向,发现周期波纹方向随入射激光偏振方向的改变而改变,条纹方向与飞秒激光的电矢量方向垂直,并且由加工图片看出经辐照过的区域比未经辐照区域干净得多.这一结果对进一步研究激光诱导的周期性表面结构具有参考意义.

椭圆偏振器是一种非常重要的偏振态调制器件。采用线偏器与波片组合方式设计，通过各部件间方位的补偿调整来满足不同波长或椭偏度的需求，波长调整范围大，输出状态稳定，具有较高的实用价值。由偏光矩阵和邦加球理论可知，器件间方位、相位以及波长间存在着规律性关系，匹配相关条件能够影响不同波长下的偏振光状态。此设计由一个宽频透射的偏光棱镜和两个完全一致的“零级”波片组成。棱镜保证了入射光偏振方向的稳定性，波片承担了波长的选择和椭偏度的改变。研究表明材料特性限制了应用范围。云母波片设计的应用波长范围为300～1400 nm，连续调整波长范围700 nm。