硫系玻璃作为一种特殊的红外光学玻璃，在中红外波段光子器件领域应用中展现出巨大的优势。激光诱导周期性表面结构，其周期接近或小于入射激光波长，在红外微纳光学器件领域具有广阔的应用前景。首先，分别采用单点及激光直写两种加工方式系统地研究了飞秒激光在As₂S₃玻璃上诱导周期性结构随脉冲数量的演化过程。其次，对低脉冲数量及高脉冲数量下所形成的两种不同的周期性结构（低空间频率周期性结构及高空间频率周期性结构）的形成机制进行了系统地分析。最后，通过采用飞秒激光直写技术在As₂S₃玻璃表面制备出了大面积的周期性结构，并对该周期性结构的光学颜色特性进行了测试和探究。

将带有分流电路的压电片周期性地粘贴到薄板表面形成二维压电分流阵列结构, 该结构不仅具有声子晶体的带隙特性, 还可以通过分流电路实现带隙调控。该文运用有限元法计算了二维压电分流阵列结构的带隙特性, 研究了含有谐振单元及负电容的混合电路中不同电路参数对带隙的影响。此外, 通过调节电感及负电容,可以将布喇格带隙和局域共振带隙进行耦合, 拓宽带隙,实现宽频振动控制。

建立了多光束干涉光刻干涉场内光强分布的数学模型,仿真计算了双光束、三光束、四光束干涉曝光情况下,入射光束存在角度偏差以及各入射光强不同时的干涉图样,并与理想状态的模拟结果进行对比.结果表明：光束入射角度偏差主要影响干涉图样的形状和周期;入射光的光强不同是降低图形对比度的主要因素.利用402 nm波长激光光源进行多光束干涉光刻实验.设定激光器输出功率32 mW,每两束光夹角为16°,通过控制曝光、显影工艺,双光束干涉光刻产生周期为1.4 μm的光栅、点阵和孔阵结构,三光束干涉光刻产生周期为1.7 μm的六边形图形阵列.该模型可为利用干涉光刻技术制备微细周期结构,提高光刻图形质量,提供一定的理论参考.

超透镜光刻技术是一种很有前景的纳米结构成像技术, 由于其具有可以克服衍射极限的能力, 直到2005年, 张翔和他的同事在365 nm紫外线波长下成功的对一排纳米线和刻在高分子膜上的四个字母“NANO”实现了超分辨成像, 分辨率高达1/6入射波长。通过传递矩阵方法优化出超透镜结构, 并通过选择适当的材料和设计在超透镜结构中的每个层的厚度以及合理的优化实验等方法制备一个新的超透镜结构, 利用这种超透镜结构实现了周期性纳米结构及孤立纳米结构的亚波长成像。实验结果表明, 对于周期性的纳米结构, 其图像分辨率达到100 nm, 而孤立结构的分辨率低于50 nm, 小于入射波长的1/7。

硅材料作为光电探测器的基础材料， 研究其在强激光辐照下的损伤问题在激光探测、 **领域很有意义。 对高强度纳秒激光作用下硅表面的损伤形貌特征进行了研究， 结果表明: 激光等离子体的热效应及冲击波效应， 使激光作用区域内的物质迅速向外飞溅， 形成点坑， 并在点坑周围形成辐射状冷却物; 散射光与入射激光干涉产生形成周期性分布的热应力使得硅材料表面张力发生变化， 冷却后会在坑底表面产生周期性结构; 从激光等离子体的光谱中可以发现N， O和Si的特征光谱， 在重复激光脉冲作用下会在硅表面上覆盖一层导致色变的SiOx和SiNx复合薄膜， 是激光等离子体的喷射产物。

通过1 kHz的飞秒脉冲(脉宽130 fs, 中心波长800 nm)对厚度为60 μm的不锈钢65Mn表面进行飞秒微加工, 通过拟合得到65Mn的消融阈值为0.5 J·cm-2。 研究了飞秒激光作用下表面形成的多种微结构, 其中包括纳米孔及纳米柱状物。 同时讨论了激光能量和作用脉冲个数对微结构形成的影响。 随着周期波纹结构的形成, 发现在各种能量和脉冲个数条件下, 周期结构的周期约为入射脉冲的波长。 相同的激光功率下, 在不同加工速度和加工次数下对不锈钢进行表面微加工, 得到了规则的圆孔阵列结构。

激光诱导周期性纳米微结构在多种材料包括电介质、半导体、金属和聚合物中观察到。研究了800 nm和400 nm飞秒激光垂直聚焦于6H SiC晶体表面制备纳米微结构。实验观察到800 nm和400 nm线偏光照射样品表面分别得到周期为150 nm和80 nm的干涉条纹, 800 nm圆偏振激光单独照射样品表面得到粒径约100 nm的纳米颗粒。偏振相互垂直的800 nm和400 nm激光同时照射晶体得到粒径约100 nm的纳米颗粒阵列, 该纳米阵列的方向随400 nm激光强度增加而向400 nm偏振方向偏转。利用二次谐波的观点对以上纳米结构的形成给出了解释。