讨论了三能级原子在消逝波光场作用下的Sisyphus冷却和几何冷却机制, 通过蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法分别模拟了消逝波光场在方锥形势阱和圆锥形势阱两种情况下对原子冷却的动力学过程, 并计算了原子在不同的失谐量、激光功率及消逝波的判断宽度下的冷却情况。 结果表明, 增大消逝波的激光功率能有效地减少原子的损耗, 但对冷却结果影响不大； 而消逝波的判断宽度不够宽时, 结果偏差较大； 对于方锥形势阱, 失谐量越小, 原子的最终温度也越低； 在其它条件相同的情况下, 方锥形势阱比圆锥形势阱更有效, 原子能达到更低的温度和更高的密度, 因而在原子光学, 如原子干涉仪、 原子激光等应用中更为有用。

讨论了螺旋波的特性,利用计算机模拟螺旋波与平面波干涉形成的光学位错图案制成光栅。利用不同阶次的位错光栅得到了不同暗斑尺寸的中空光束。

理论上分析了双向环形气体激光中背散射和饱和效应对光场统计性质的影响,求出了强度相关函数的有效本征值。与实验测量值比较表明,具有背散射的全饱和激光模型与实验吻合得更好,而其它激光模型偏差较大。

本文根据多模激光时间相干性g(1)(τ)的准周期性特点,提出了一种观测多模激光纵横线型函数及其频宽的新方法──程差2kL法。文章介绍了测量原理与方法,并以双模He-Ne激光器为例,给出了相应的实验结果。研究表明,多模气体激光的纵横线型函数为洛仑兹外。(Lorentz)线型函数,相应的纵模频宽约为10 7Hz。

用二维气体激光模型对量子噪声的实部和虚部存在耦合的激光场进行了理论分析，通过福克-普朗克方程导出了定态激光场强度和位相的分布函数，算出了定态激光强度和位相的平均值，方差和偏斜度。与量子噪声的两个分量为独立随机变量的激光场相比，噪声间的耦合极大地改变了激光场强度和位相的涨落，并引起了激光场强度与位相之间的耦合。

采用光场的量子理论导出了自由运转双模激光场强度起伏的噪声功率密度谱及其时谱公式,重点分析讨论了双模激光场的量子统计特性及其拍频噪声的时谱特性和频率调谐特性。研究发现双模激光拍频噪声的时谱特性也可用于双模激光的稳频稳幅。

从点光源均匀发光模型出发,重点导出了回转半椭球面镜的阴极荧光(Cathodoluminescence,简称CL)光谱有效收集效率ηλ(eff)的计算公式,分析讨论了收集效率ηλ(eff)与椭球参数e、收集角、Δφ出射角Δ以及出射光束方位角θN的关系,给出了相应的理论计算和模拟实验结果.研究表明,理论计算与实验结果一致.