针对复合式抛物面聚光器(CPC)无法在TracePro软件中直接建模的不足，结合TracePro软件特点，对CPC关键参数进行了分析，通过数学模型对参数之间的几何关系进行了推导，得出了计算公式，实现了CPC在TracePro中的建模。将CPC设计成反光杯应用于LED灯具中，可方便地进行光学模拟和分析，进而有效地缩短产品开发周期和开发成本。为CPC设计提供了数学依据，通过建模验证了该方法的可行性，有效提高了设计效率。结果表明，用通过该方法设计出的CPC做成的LED反光杯，可以极大地提高灯具的发光效率。为其在照明领域的发展应用提供了更好的使用价值和前景。

根据KBBF(KBe2BO3F2)晶体的色散方程、非共线相位匹配时各个光束应该满足的能量和动量守恒条件,用牛顿拉夫逊迭代法求解非线性方程组,以YAG激光器1064 nm波长入射为例,数值计算了KBBF晶体的Ⅰ类非共线倍频相位匹配角、有效非线性系数和允许角。结果以关系曲线形式给出。第一束基频波角度在20°-85°的范围内,都可以实现非共线相位匹配,相应的第二基频波和倍频波的匹配角度在29.1°-52.7°,24.6°-68.8°范围内;随着第一束基频波角度的增大,第二基频波和倍频波的相位匹配角以及倍频光相位匹配允许角也相应增大,而有效非线性系数随之减小;当第一束基频波的角度在26.1°-26.8°的范围内时它们的取值都出现了振荡现象。

利用KTP晶体和BBO晶体,进行了激光二极管泵浦的Nd:YVO4声光调Q激光脉冲四倍频实验。在不同绿光功率入射时,获得光束的束腰半径和紫外转换效率的依赖关系:当绿光功率为1.10 W,束腰半径为12.4 μm时,得到了210 mW的准连续266 nm紫外脉冲输出,四倍频转换效率为19.1%。实验还对紫外远场光斑分别在o光振动面和e光振动面内进行分析,指出了BBO晶体在该两平面内不同的倍频接受角是造成椭圆形紫外光斑和主光斑附近明暗条纹的主要原因。

根据色散方程、能量和动量守恒, 研究非线性晶体ZnGeP2(ZGP)的光参变特性, 得到2 μm抽运时的I和II类ZGP-OPO角度调谐曲线。在I类匹配时角度调谐范围为50.7°～57°, 对应的波长连续调谐范围在2.4～11 μm;在II类相位匹配时, 波长调谐范围2.4～11.5 μm(在3～6μm不连续), 对应的角度调谐范围为58°～87°。同时对调谐过程中的允许角、走离角进行了分析, 对ZGP与AgGaS2(AGS)和AgGaSe2(AGSe)晶体做了分析比较, 结果表明ZGP为较好的中红外激光晶体。

通过对单轴晶非共线相位匹配理论的分析，推导出相位失配梯度、接受容限角和有效非线性系数的精确表达式。以KDP晶体为例进行了非共线倍频的理论计算和实验测试。对实验结果的分析验证了非共线相位匹配理论分析和数值计算的正确性。