基于掺氧化镁铌酸锂晶体,采用临界相位匹配技术以及半整块腔型结构进行外腔倍频实验并制备了532 nm激光。对热透镜效应引起的倍频腔模式失配进行了理论分析。在较高基频光注入倍频腔时,通过重新进行模式匹配,缓解了模式失配对倍频转换效率的影响,最终可实现最大倍频转换效率为(49.3±0.45)%的倍频过程,对应输出功率为567.0 mW。通过模式清洁器改善了输出532 nm激光的光束质量并有效降低了其强度噪声,最终实现了输出功率为470 mW、光束质量因子为1.05的低噪声532 nm激光,其在分析频率1.65 MHz处达到散粒噪声极限。此倍频系统结构紧凑,输出功率稳定,可为集成量子压缩光源提供有效泵浦光场,在量子精密测量以及量子信息科学等领域中发挥重要作用。

为了抵消自然双折射引起的Pockels电场传感器的工作点漂移, 设计了一种基于波长控制的铌酸锂晶体强电场传感器。设计的传感器系统包括: 可调谐激光器、Pockels传感器、微控制单元及光电探测器。采用微控制器控制可调谐激光器的输出波长, 使传感器具有π的固有相位偏置, 即使传感器工作在线性区。仿真结果表明: 当设计的传感器晶体长度大于0.45mm时, 在1530 ~1565nm范围内可以找到使传感器工作在线性区的工作波长。最后结合传感器最大可测电场与半波电场之间的关系Emax≈0.3Eπ, 得出传感器晶体长度为6.32mm, 光沿z方向传播, x方向加电场, 传感器最大可测电场为1000kV/m, 此时调谐传感器的工作波长为1546.1nm可以使传感器工作在线性区。

报道了一种基于电光-可饱和吸收主被动双调Q技术的窄脉冲宽度、高峰值功率946 nm全固态激光器.该激光器采用808 nm 脉冲半导体激光侧面泵浦长尺寸Nd∶YAG 晶体棒抽运方式和双凹型折叠谐振腔结构, 并将横向加压式的双45°角切割掺氧化镁铌酸锂晶体电光调Q与单层二硒化钼被动可饱和吸收调Q相结合, 通过优化设计谐振腔结构, 在脉冲重复频率550 Hz时, 获得了最大单脉冲能量3.15 mJ、脉冲宽度9.1 ns、峰值功率高达346 kW的946 nm主被动双调Q脉冲激光的稳定输出, 脉冲宽度和能量的峰峰值不稳定度分别达到±2.87%和±3.42%, 光束质量因子分别为Ｍ2x＝3.851和Ｍ2y＝3.870.

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了Cu、Mn单掺及共掺LiNbO3晶体的电子结构和光学性质.结果显示，Cu、Mn掺杂LiNbO3晶体禁带中的杂质能级分别由Cu 3d轨道、Mn 3d轨道贡献；各掺杂体系的带隙均较纯LiNbO3晶体变窄.共掺晶体中Cu离子形成了较单掺时更浅的能级中心，并在2.87 eV处有较强的吸收峰；Mn离子在1.73 eV附近的吸收较单掺时减弱且中心略有偏移，在2.24 eV处的非光折变峰与Mn3+相关，这对吸收峰的变化被认为与Cu、Mn间电子转移相联系.相对Cu、Fe共掺LiNbO3晶体，Cu、Mn共掺LiNbO3晶体可以通过适当提高Cu离子浓度，来改善存储参量中的动态范围和记录灵敏度.由于同一深能级掺杂离子伴以不同浅能级掺离子将呈现出不同的吸收特征并影响存储性能，在共掺离子的配搭选择时对各待选配搭的模拟计算非常必要.

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体 在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E0、 晶体占空比D和温度T0非常敏感;若T0为273 K, D为0.25、0.5和0.75, 随着E0的增加,输出偏振态成周期性演变; 当D为0.5,且T0为263 K、293 K和313 K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、 占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计。

利用离子注入技术制备了不同Zn 离子剂量掺杂的铌酸锂样品，研究了Zn 离子注入对LiNbO3 晶体红外光谱特性的影响。实验结果显示Zn离子已成功地注入到LiNbO3晶体中，以Zn原子纳米颗粒形式存在，且注入深度约为80 nm。与纯LiNbO3晶体在3486、2851 和2917 cm- 1处的主次吸收峰的位置相比，三种掺杂Zn 离子剂量的样品主吸收峰的位置均出现在3483 cm- 1 处，发生了微小的红移，次吸收峰的位置基本保持不变。Zn 离子注入使x-切向LiNbO3晶体的透射率增大，z-切向LiNbO3晶体的透射率降低。

为了研究电场一定时, 光束在非近轴条件下铌酸锂晶体的电光效应, 采用折射率椭球张量的循环坐标变换方法, 理论上推导了光轴正交截面上折射率分布的解析式, 讨论了折射率、相位延迟以及透射率与光束入射方向之间的关系, 并且进行了实验验证, 取得了透过率随光束与光轴夹角α的实验数据。结果表明, y方向加电场时, 入射光小角度偏转将引起x方向感应折射率以及光束透射率的明显变化, 而y方向的感应折射率不变; 光束与光轴的夹角α对铌酸锂晶体电光性能的影响远远大于光矢在x-y平面与x轴正半轴的夹角β对其的影响; x方向加电场时感应折射率同y方向加电场时类似,但此时相位延迟更小, 在0°~0.4399°夹角范围内, 前者的透过率变化较后者慢, 并且在0.45°之后呈现出交替变化的规律, 当夹角为0.5°,0.680°等位置时,它们具有相同的透过率。这一结果对利用角度调节以改善铌酸锂晶体的电光性能具有一定的指导意义。

搭建了以布儒斯特角切割LiNbO3晶体作为电光调Q元件的Cr,Tm,Ho:YAG激光器，测量了静态时腔内LiNbO3晶体的放置角度对激光器输出能量以及偏振特性的影响。研究发现，当LiNbO3晶体以布儒斯特角放置时，Cr,Tm,Ho:YAG激光器效率最高，输出激光的p分量最大，线偏振特性最好，这对电光调Q是有利的。电光调Q时，测量了不同抽运电压下的输出能量、脉冲宽度及脉冲波形，当重复频率为2 Hz时、脉冲能量为25 mJ，最小脉宽达265 ns，脉冲峰值功率达94.3 kW，脉冲波形呈光滑的近高斯分布。

基于琼斯矩阵和菲涅耳公式，建立了偏振光透过LiNbO3晶体的分析模型，研究了入射光偏振态、晶压等参数对输出光偏振态和p偏振态、s偏振态透射率的影响规律。搭建了分别含单块LiNbO3晶体、LiNbO3晶体和薄片、两块串联LiNbO3晶体的Ho,Tm,Cr:YAG激光电光调Q实验装置，并测得了输出激光的偏振态、输出能量等随晶压的变化关系曲线。

采用提拉法生长了In∶Fe∶Cu∶LiNbO3晶体，测试了晶体的紫外可见光谱、红外吸收光谱。利用二波耦合方法测试了晶体的响应时间、最大衍射效率、计算晶体的光折变灵敏度。结果表明，随In3+离子浓度的增加，在In3+浓度较低时，In∶Fe∶Cu∶LiNbO3晶体紫外可见光吸收边发生紫移，而红外吸收峰3482cm-1位置基本不变，但浓度达到阈值时，紫外可见光吸收边相对于低浓度发生红移，而红外吸收峰向高波数方向移动；In3+浓度增加时，响应时间变短，最大衍射效率下降，晶体存储灵敏度提高。