本文提出了一种基于谱域偏振敏感光学相干层析(SD-PSOCT)成像系统的局域偏振属性提取算法，并将其用于生物组织烧伤深度的定量测量。该SD-PSOCT系统采用全单模光纤器件，使用光纤型偏振控制器实现单偏振态入射样品，利用线性波数光谱仪实现偏振敏感探测，基于逐层迭代算法恢复局域偏振属性信息。测量了四分之一波片的相位延迟和光轴方位角，重建了不同程度烧伤牛腱组织的OCT强度图像、累积相位延迟层析图像、累积光轴方位角层析图像、局域相位延迟层析图像和局域光轴方位角层析图像。基于局域相位延迟层析图像定量测量了不同程度烧伤牛腱组织的烧伤深度，验证了该系统用于定量测量生物组织烧伤深度的可行性和临床应用潜力。

为了研究调控矢量激光场在表面处理中的应用, 基于Nd∶YAG脉冲调Q激光器, 搭建了矢量调控模块, 采用选取钛合金和单晶硅进行激光烧蚀打孔实验的方法, 对柱对称矢量激光的脉冲次数、光束的偏振态和拓扑荷数对激光表面处理的影响进行了系统研究。结果表明, 激光脉冲次数对孔的影响主要集中在孔深和孔径, 光束偏振态主要影响孔的圆度和光洁度, 拓扑荷数则影响孔底和孔周的光洁度。调控矢量激光作为一种特殊激光, 有望在优良材料加工和处理领域获得广泛应用。

超颖表面是一种基于亚波长结构的光学平板膜层,可在亚波长传输范围内调控入射光束的相位、振幅和偏振。为了代替传统的曲面光学元件, 采用传输相位调控理论和广义折反射定律, 设计了一种新型的超颖表面, 并进行了程序模拟, 取得了此亚波长结构对光束聚焦调控的数据。结果表明, 当增加超颖表面的椭圆基元的长短轴长度时, 材料的等效折射率增加, 并且适用的波长范围增加到0.7μm~1.2μm; 通过优化超表面结构参量, 可实现在宽波带范围内的相位调控, 进而获得聚焦光场的优化, 在一定程度上可以代替传统光学元件实现光学聚焦。该研究结果在超分辨率成像及光刻等方面有一定参考价值, 在一些特殊的需要亚波长结构调控光束的情况下可以使光路简单化, 并且比传统的光学元件有着厚度方面的优势。

采用提拉法生长了双掺杂钕离子(Nd ³⁺)和铟离子(In ³⁺)的同成分LiTaO₃单晶。测量了该单晶的紫外-可见光吸收光谱,分析了该晶体的缺陷结构,得到了铟离子的掺杂浓度阈值。当铟离子掺杂浓度达到该阈值时,In∶Nd∶LiTaO₃晶体的抗光损伤能力显著增强。铟离子取代晶体中的反位T aLi4+,使晶体光电导增大,减弱了光折变效应。In∶Nd∶LiTaO₃晶体在光波长0.808 μm处的吸收峰的半峰全宽为15 nm,吸收截面为5.26×10 ^-21 cm ²。采用0.808 μm半导体激光作为抽运源,钕离子在光波长1.06 μm处出现强烈的荧光带。这些研究结果表明, In∶Nd∶LiTaO₃ 作为多功能晶体可以应用于高功率的光子学或光电子学器件中。

基于复合波片消色差设计方法，结合矢量光场衍射受限的大数值孔径聚焦理论，以600 nm 为中心波长，提出了一种适用于宽波带的全晶体型光瞳滤波器。该滤波器由三片具有同心分区环带的复合延迟波片构成，每分区波片具有各自的方位角及环带参数，且相邻环带光轴垂直。在轴对称偏振矢量光场入射下，通过调节光瞳滤波器的方位角，经聚焦后，在550~650 nm 波长范围内，均可获得轴向焦深的扩展、横向压缩的光针场以及衍射受限的三维光管场。研究结果表明，该光瞳滤波器在100 nm 波段内实现了宽波带矢量光场的调控，这种光瞳滤波器的设计对发展矢量光场的聚焦理论和拓展矢量光在宽波带光场应用方面有重要意义。