拉盖尔-高斯（LG_0l）涡旋光束携带光轨道角动量，提供了额外复用自由度，可以极大提高光通信容量，实现该涡旋光束光斑半径的精确测量对其应用具有重要意义。刀口法由于廉价、方便、精度高、适用于较大功率的测量等优势，是测量光斑尺寸及束腰尺寸的理想方法。然而，以往刀口法的研究主要集中在基横模高斯光束上，尚缺少关于刀口法对LG_0l涡旋光斑的测量研究。本文对基于刀口法的LG_0l涡旋光斑尺寸测量进行了详细地理论分析和实验研究。理论分析中给出了刀口法测量LG_0l涡旋光束的原理；实验上将螺旋相位板对基模高斯光束调制后产生的光束当作LG_0l涡旋光束的近似，并采用刀口法测量了该LG_0l（l=0，1和2）涡旋光的光斑；借助Mathematica程序数值拟合了实验测量的横向光场强度分布结果，得到了不同LG_0l涡旋光束的光斑半径。根据光斑半径的特点可得出：经低涡旋阶数的螺旋相位板调制之后，基模高斯光束可变为相应涡旋阶数的LG_0l涡旋光束，变换前后光斑半径基本保持不变。

连续波单共振光学参量振荡器(SRO)的阈值和稳定运转与共振信号光在谐振腔内传播一周所产生的损耗密切相关。考虑非线性晶体的线性吸收和内腔倍频(IFD)引入的非线性损耗, 在平面波近似下建立了描述连续波IFD-SRO输出特性的理论模型, 并给出了解析解; 理论计算结果与实验结果较好地吻合。根据该结果, 预测了532 nm绿光抽运的IFD-SRO在共振信号光波长为780 nm时的输出特性和1064 nm红外光抽运的IFD-SRO在共振信号光波长为1560 nm时的输出特性。该理论模型简单、易于计算, 为优化设计连续波IFD-SRO提供了指导。

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。

通过化学吸附法制备了金/多壁碳纳米管复合材料.采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和紫外可见光谱仪对复合材料进行表征,制备的金纳米颗粒平均粒径为6 nm,且均匀分散在碳纳米管表面.在脉冲宽度为30 ps、波长为532 nm的激光光源激发下,运用Z扫描技术分别研究金/多壁碳纳米管复合材料和多壁碳纳米管的三阶非线性光学性质.实验结果表明:金/多壁碳纳米管复合材料呈现正的非线性折射效应和饱和吸收性质,其三阶非线性极化率χ(3)为1.89×10-12 esu,比多壁碳纳米管高2.6倍.

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.

采用皮秒Z扫描技术研究了两种不同中心金属取代的酞菁配合物2,9,16,23四(对羧基苯氧基)酞菁钴(pHPcCo)和2,9,16,23四(对羧基苯氧基)酞菁锌(pHPcZn)的非线性光学性质，并从离域电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析.结果表明:吸电子能力强的金属离子Zn2+ 取代的pHPcZn的吸收带相对于Co2+ 取代的pHPcCo略有红移；两种样品均具有正的三阶非线性极化率，共振增强使得pHPcZn和pHPcCo的三阶非线性极化率在532 nm条件下比1 064 nm条件下增强了近两个量级，中心金属离子强的吸电子能力使得pHPcZn的三阶非线性极化率大于pHPcCo，并在532 nm激发时，χ(3) 具有最大值1.76×1010 esu.

利用稳态和瞬态光谱技术研究了人工组装锌卟啉(ZnP)苯桥(BB)铁卟啉(Fe(Cl)P)超分子体系中给体三线态到受体的能量传递及其机理。结果表明体系中存在着由给体ZnP三线态向受体Fe(Cl)P的超快能量传递过程,在室温和低温下通过激发给体ZnP,其单线态的激发能经由系间窜越过程使其三线态布居,在受体Fe(Cl)P存在的情况下,位于给体三线态的激发能经由桥联分子B传递到受体Fe(Cl)P,室温下传递速率为7.2×105 s-1。由于体系中给体到受体之间的空间距离约为2.5 nm,由给体受体直接耦合引起的传递机理可以排除,由桥联分子媒介的超交换机理是该能量传递过程的主要物理机理。

主要采用吸收光谱、荧光光谱和皮秒Z-扫描等实验方法研究了三种不同取代基的卟啉化合物5,10,15,20-四对羟基苯基卟啉［T(4-HP)P］、5,10,15,20-四对酯基苯基卟啉［T(4-EP)P］和5,10,15,20-四对溴苯基卟啉［T(4-BrP)P］的光学及非线性光学性质,并从离域电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析。结果表明,强给电子基团取代的T(4-HP)P的吸收和荧光发射带比弱给电子基团取代的T(4-EP)P及吸电子基团取代的T(4-BrP)P有明显红移;三种样品均具有正的三阶非线性极化率χ(3),强的给电子能力和共振增强使得T(4-HP)P的三阶极化率比T(4-BrP)P增强了近两个量级,并在532 nm光激发时,χ(3) 具有最大值6.81×10-10 esu。

采用吸收光谱、荧光光谱和皮秒Z扫描等实验方法研究了侧链长度的不同对聚[2-甲氧基-5-(2′-乙基-己氧基)]对苯乙炔( MEH-PPV )和聚(2,5-二辛氧基)对苯乙炔( DO-PPV )两种聚对苯乙炔(PPV)衍生物光学性质的影响,并用π-电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析。结果表明,侧链较长的MEH-PPV的吸收峰和荧光发射峰比DO-PPV相应的吸收和荧光峰均有所红移;侧链结构及共振增强使得MEH -PPV 的三阶非线性极化率比DO-PPV增强了近两个量级,并在532 nm激发时,χ(3)具有最大值9.30×10-10 esu。

研究了不同掺杂浓度Yb∶YAG晶体的发光特性和荧光寿命．Yb³⁺在YAG晶体中的掺杂浓度分别为5at%、10at%、20at%、30at%．Yb³⁺离子掺杂浓度越高，Yb∶YAG晶体的吸收系数越大．采用940nm波长的LD泵浦源和TRIAX550荧光谱仪，对这一系列掺有不同浓度Yb³⁺的Yb∶YAG晶体进行了荧光光谱的测定．结果表明：在1030nm主发光波段的荧光强度以10at%Yb∶YAG的为最强．同时发现它在450nm～680nm波段有明显的可见发光，其强度随Yb³⁺掺杂浓度的增加而迅速地增强．Yb∶YAG晶体的荧光寿命存在浓度猝灭现象，对猝灭机制进行了分析研究，指出浓度猝灭的主要原因是合作发光和痕量稀土离子的上转换发光．