为了实时测量高频、微小面内振动，利用硅酸铋（BSO）晶体的光折变特性搭建了基于动态全息的面内微振动测量系统。通过粗糙表面的散射信号光携带面内振动信息，与参考光在晶体内干涉形成动态全息并实时衍射，参考光的衍射光和信号光的透射光之间形成新的干涉，通过光电探测器对干涉信号进行解时域或频域的探测，即可得到振动信息。以剪切式压电陶瓷驱动的散射片为被测物，实验测量了0.5~240 kHz的亚微米量级的面内振动。

以光折变晶体硅酸铋(BSO)为记录介质, 构建了基于反射式全息光栅零差干涉振动测量系统。系统中的参考光与被振动信号调制的信号光以反射式记录全息的方式射入BSO晶体, 在晶体内干涉形成反射式动态全息并实时衍射, 通过对信号光的透射光和参考光的衍射光所形成的干涉信号进行解调即可得到所测的振动信号。研究了两入射光束夹角、光强比、晶体晶向等测量条件对系统测量灵敏度的影响, 分析了耦合增益与测量灵敏度的关系。结果表明, 以压电陶瓷(PZT)为被测对象时,系统最高可探测到频率为360 kHz的振动信号。分析显示: 由于反射式全息降低了布拉格光栅的空间周期, 提高了入射晶体的信号光和参考光的耦合效率, 故其测量灵敏度高于透射式全息光栅振动测量系统。

利用光折变晶体材料，可实现宽带、微小振动测量。测量系统采用零差干涉结构，使用硅酸铋(BSO)晶体记录信号光与参考光干涉所形成的动态全息，并实时衍射，再由光电探测器探测从BSO晶体出射的透射信号光与衍射参考光所形成的干涉信号，从而实现对振动的测量。通过对BSO晶体中全息记录条件，包括两光束夹角、光强比，与衍射效率关系的研究，确定了最佳记录条件。在参考光路中利用1/4波片改变光束偏振态，使干涉系统在BSO晶体不加外电场情况下，具有较高测量灵敏度。以一定频率驱动的压电陶瓷为被测物体，在0.5~90 kHz的频率范围内所测量到的振动频率与预先加载的频率一致。

对电场和磁场同时作用下BSO晶体的光学传输特性作了理论分析,推导出其琼斯矩阵和米勒矩阵,并依此设计了一种电功率传感系统。

在硅酸铋(Bi12SiO20,BSO)晶体中掺入少量Fe2O3,生长出Fe：BSO晶体,由于Fe杂质在BSO晶体禁带中造成了一些缺陷能级,使得晶体的衍射效率和四波混频位相共轭反射率等光折变性能指标有较大提高。文中根据吸收光谱,初步确定了晶体中缺陷能级。

在理论上预言了一种新的参量空间光学双稳态，即以偏置电压为输入参量、Bi12SiO20(BSO)晶体输出的高斯光束远场光斑中心点的光强为输出参量和输入高斯光束功率为常量的一种光学双稳态。并且在实验中分别实现了正偏置和反偏置两种情况下的偏置双稳态。

利用BSO晶体的电光效应和光电导效应实现了光强的非线性调制,在0～25mW Ar~+激光入射情况下得到了类似于饱和吸收体的非线性透过率。

研制出具有法拉第磁光效应的BSO晶体光纤,利用光线分析和琼斯矩阵方法对BSO晶体光纤进行了理论分析和实验验证。结果表明,这种新型光纤可以在磁光调制、磁场(或电流)传感等方面得到应用。

本文研究了含有自然旋光的BSO晶体的电光效应,并采用自然旋光与电光相移相补偿的方法和调制度函数法测量了不同生长条件下BSO晶体的半波电压。

本文研究了BSO晶体的电光效应和光电导效应,并利用这两种效应实现了光-电-光调制。