本文介绍了一种通过控制入射与出射光场的偏振对空间光调制器相位调制特性进行测量的方法。实验上对日本滨松公司生产的X10468-03型液晶空间光调制器的相位调制特性进行了测量,全程只需两分钟即可完成．并对相位调制校正前后光束整形系统产生的拉盖尔高斯LG33模的强度分布进行对比,经相位调制校正后LG33模的纯度提高了15％。

在圆柱坐标系下, 利用分离变量的方法求得了非局域克尔介质中拉盖尔-高斯光束传输的精确解析解。当输入功率等于临界功率时, 光束演变为拉盖尔-高斯涡旋光孤子, 是一种旋转的多环光孤子; 当输入功率接近于临界功率时, 光束在传输过程中形成拉盖尔-高斯涡旋呼吸子。结果表明, 低阶的拉盖尔-高斯孤子呈现中空多峰亮环分布。

在扫描干涉场曝光(SBIL)系统中, 曝光光斑尺寸对干涉条纹的拼接精度、光栅制作效率及干涉场质量有着十分重要的影响。为获取合理的曝光光斑尺寸, 基于高斯光束的传输规律及扫描拼接数学模型进行了数值模拟,讨论了曝光光斑尺寸对干涉条纹的非线性误差、刻线拼接误差和曝光对比度的影响。结果表明: 小尺寸曝光光斑比大尺寸曝光光斑更有利于控制干涉条纹的非线性误差; 由于存在周期测量误差, 小尺寸曝光光斑有利于减小拼接后的刻线误差并提高曝光对比度。针对SBIL系统设计了曝光光路, 并对所设计的光路进行了优化。对干涉场左右光斑形貌及干涉条纹相位的非线性误差进行了测量, 结果表明: 曝光光斑的束腰半径约为0.9 mm, 干涉条纹相位的非线性误差峰谷值为21.8 nm。

采用ZEMAX对单点激光测振仪中的扩束聚焦镜进行了分析设计。首先对高斯氦氖激光光源进行了模拟，然后计算了系统的初始结构。分析了前透镜移动距离与激光聚焦距离的关系，获得了不同聚焦距离下的光斑尺寸。最后设计了可调扩束聚焦系统的机械结构。该结构具有调节平滑，前透镜不旋转的特点，减小了由旋转透镜带来的误差。

最近人们[1-3]提出了一类反射式梯度特异材料表面系统, 此系统可以高效地将入射波转换成被束缚于材料表面的表面波, 这个系统成为连接行波和表面波的一座桥梁。以往人们研究梯度特异材料表面的反射特性时多是以入射平面波为主, 这里我们结合实际, 以入射的高斯光束作为研究对象, 讨论梯度特异材料表面对其的反射特性, 尤其是高斯光束的主入射角和束腰对反射行为的影响, 得到了与平面波入射不同的反射现象。对于临界角为17.2°的梯度特异材料表面, 束腰为4 的高斯光束以主入射角分别为0°、10°、30°入射时, 我们发现随着主入射角的变大, 入射高斯光束转变为表面波的比例增大; 而固定主入射角为30°, 我们通过改变束腰, 发现束腰越大, 波矢分布越窄, 越接近于平面波, 转变为表面波的效率就越高。在数值模拟中, 反射光束出现了明显的Goos-Hansen位移现象。同时还出现了类似光栅反射的特点, 即分叉现象, 这是由于模拟计算时网格不能无限小, 梯度特异材料表面不能模拟为折射率连续变化的材料而应该是阶跃式变化的材料。由于实际制备的梯度特异材料表面是人工微结构的排列, 因此微小的阶跃式变化的梯度特异材料表面更为实际。我们的工作对于利用梯度特异材料表面将入射高斯光束转变为表面波具有指导意义。

针对涡旋光束复用传输中拓扑荷测量的问题，根据广义惠更斯菲涅耳积分，利用傅里叶光学分析方法和光束分步传播法，建立光束传播模型，对拉盖尔高斯光束经复用在真空中传输进行数值仿真。通过分析光束真空传输后的相位分布，发现两束光复用后的相位分布特征与参与复用的各光束拓扑荷值之间有可辨别的关联，具体规律是相位的中心扇叶片数和叶片旋转方向与复用光束中拓扑荷绝对值较小的光束相同，而相位的外边缘相位叉点的个数和旋转方向分别与复用各光束的拓扑荷数值差的绝对值﹑拓扑荷数值较大者相同。所得结果为涡旋光束拓扑荷数的测量提供新方法。

为了满足快速、精确、定量地测量薄膜激光损伤阈值的要求，设计了平顶激光束诱导薄膜损伤阈值测量系统.介绍了损伤阈值测量的原理和方法，提出二分查找与顺序查找相结合的能量密度查找方式；根据分光镜的分光比及能量探测器示值求解辐照激光能量，用CCD成像法精密测量了作用在薄膜表面的激光光斑面积；基于小波变换法，通过图像处理精确识别了薄膜的损伤；建立能量密度与损伤几率坐标并进行最小二乘法拟合，对损伤阈值进行了标定.对45°高反射膜分别进行了高斯光束辐照和平顶光束辐照的测量实验，结果表明：高斯光束辐照测量的损伤阈值为9.95 J/cm2，平顶光束辐照测量的损伤阈值为13.98J/cm2，平顶光束诱导比高斯光束诱导的损伤阈值高40.5%.

基于衍射光学方法，研究了不同阶数的贝塞尔高斯光束经过环形菲涅尔波带片后，在波带片的焦点附近所形成光强分布。入射光束为高阶贝塞尔高斯光束，聚焦区域获得了空心光强分布，入射光束的阶数越高，空心尺寸越大；菲涅尔波带片的数目越多，空心长度越短。入射光束为零阶贝塞尔高斯光束，在聚焦区域获得了针形光束和局域空心光束。这些具有特殊光强分布的光束在激光加工以及粒子囚禁等领域有着潜在应用价值。

研究了轴棱锥聚焦像散椭圆高斯光束的光场分布特性，根据菲涅耳衍射积分理论导出了椭圆高斯光束经轴棱锥衍射后的光场分布，通过数值积分给出椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的近轴光场强度分布情况，将其与圆高斯光束产生的近似Bessel-Gauss场进行比较，发现椭圆高斯光束经轴棱锥聚焦后的光束在一定的传播距离内也具有无衍射特性，且轴上光强分布与圆高斯光束产生的Bessel-Gauss光束的轴上光强分布具有相似的形式，而这种无衍射光场的强度在垂直于光轴的平面上不再是柱对称分布。根据近轴球面波产生近似Bessel光束的最大无衍射距离公式计算了椭圆Bessel-Gauss光束在子午面和弧矢面上的最大无衍射距离，整个光束的无衍射距离由入射到轴棱锥上的椭圆光斑短轴方向的尺寸决定。

利用矢量角谱法和稳相法，研究了涡旋洛伦兹高斯光束的远场矢量结构特征，导出了横电项(TE项)和横磁项(TM项)远场电磁场和相应能流的解析表达式。通过相应的数值计算，分析了拓扑电荷数对涡旋洛伦兹高斯光束及其矢量结构项远场能流分布的影响。TE项由位于竖直方向的2瓣或3瓣组成，TM项可由TE项旋转90°得到。涡旋洛伦兹高斯光束在拓扑电荷数小时内部中空，外部亮环均匀分布。增大拓扑电荷数，涡旋洛伦兹高斯光束外部亮环上的能流呈起伏分布，内部变化相对复杂。涡旋洛伦兹高斯光束及其矢量结构项的光斑尺寸随拓扑电荷数的增大而增大，但会饱和。研究显示，涡旋洛伦兹高斯光束在实际应用时拓扑电荷数不宜过大。