实验研究了铯蒸气中受激简并四波混频(DFWM)产生的一对共轭光束的增益谱。结果表明,在简并二能级跃迁系统中,只有当基态的角动量大于或等于激发态的角动量时,才能发生基于受激DFWM的光放大效应。在考虑原子的所有塞曼子能态后,定性理论分析表明,该过程是在稳定的基态塞曼相干且初始塞曼子能级上有大量原子布居的前提下,基于多个N型跃迁环路实现的。并进一步分析了泵浦功率、原子数密度和单光子失谐等实验参量对DFWM信号增益的影响。此外,研究发现,额外引入一束波长为852 nm的抽运光,可显著提高DFWM的放大效率。

理论计算了带有极化子效应的ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率.在有效质量近似下, 采用无限深势阱模型, 导出了带有极化子效应的柱型量子点的三阶非线性光学极化率的解析表达式, 解三维薛定谔方程得到电子的本征能量和波函数.分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率的影响.结果表明, 当量子点尺寸一定时, 带有极化子效应的χ(3)DFWM比没有极化子时的三阶极化率提高了近3个数量级, 并且电子-LO声子的影响比电子-IO声子的影响大得多; 当固定核壳量子点的阱宽而内外半径发生变化时, χ(3)DFWM的峰值随之变化, 而且极化子效应影响的大小也随之发生变化.

考虑用质谱法进行同位素分析存在分辨率有限、检出限高、样品预处理过程复杂等缺陷, 提出了采用简并四波混频(DFWM)光谱技术来测量和分析同位素。选择氯化物中的Rb、Cs和K的同位素作为测试样品, 用石墨炉原子化器将化合物原子化为原子蒸汽。通过对Rb、Cs和K的同位素进行分析发现: DFWM 光谱技术的分辨率很高, 能够清楚地分辨3种元素的同位素以及超精细能级跃迁; 对RbCl样品中的Rb同位素的丰度比值进行了测量, 得到的丰度比值为(2.649±0.002), 精度优于传统质谱法的测量结果。此外, DFWM光谱技术测量Rb, Cs和K同位素的检出限分别为 5.4 fg/mL, 0.63 pg/mL和0.09 fg/mL。实验结果表明, 相对于质谱法, DFWM光谱技术的测量精度更高, 检出限更低, 在同位素分析中具有明显的优势。

对光纤中简并四波混频(DFWM)耦合波方程进行数值求解，通过分析发现: 泵浦光功率的增大会导致泵浦光与反斯托克斯光之间能量交换周期减小。阐述了优化光纤中DFWM实现全光信号幅度整形的机理。在此基础上设计了一个优化的全光信号幅度整形系统，并进行了系统仿真，结果表明: 通过再生系统后，信号的消光比从9.46 dB提升到30.40 dB，品质因子从15.95提升到了180.40。

以二茂铁甲醇为原料，经Wittig反应后与2,6-(双胺基)-苯并［1,2-d-4,5-d′］双三唑-4，8(2H，6H)-二酮缩合，合成了一个D-π-A-π-D结构的二茂铁席夫碱类金属有机三阶非线性光学材料。化合物结构经1H NMR，MS表征确认。测定了该化合物的紫外可见吸收光谱，用简并四波混频（DFWM）检测了其三阶非线性参数，检测波长为800 nm；脉冲宽度为80 fs。该化合物的三阶非线性极化率χ(3)值为3.67×10-13 esu(静电单位)，分子二阶超极化率γ值为3.49×10-31 esu，表明该化合物具有良好的三阶非线性光学性能，优于现有的二茂铁类金属有机材料。探讨了分子结构对三阶非线性光学性能的影响，长共轭链、强电子离域能可提高分子三阶非线性光学性能。

提出了将简并四波混频激光光谱分析技术用于物质超精细结构检测，使用量子光学理论计算的新方法测量同位素含量。即由实验现象确定出自激振荡频率后， 在三阶极化率的基础上，通过量子光学梯形三能级系统的计算，得到了简并四波混频双光子共振吸收下，三阶极化率与原子数密度的关系。

建立了当两输入光偏振方向不平行时半导体光放大器(SOA)中近简并四波混频(FWM)效应的宽带理论模型; 以基于SOA的近简并FWM型波长转换器为例, 通过数值模拟, 对两输入光偏振方向不平行时, 输入信号光、输入抽运光、两输入光之间的波长失谐量和偏振夹角对近简并FWM效应及波长转换特性的影响进行了理论研究。结果表明,对于输入信号光和抽运光来说存在着最佳功率值; 增大输入信号光波长失谐量, 转换效率随之下降; 随着两输入光偏振夹角的增大, 转换特性变差, 同时输出光的偏振角随两输入光偏振夹角的增大而增大。

设计合成了6个新的蒽二酮类化合物，用紫外可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、1H 核磁共振和元素分析表征了结构.采用飞秒激光，运用简并四波混频法，研究了化合物在非共振状态下的三阶非线性光学性能.它们的三阶非线性光学极化率χ(3)为2.62～3.55×10－13 esu，非线性折射率n2为4.82～6.52×10－12 esu，分子二阶超极化率γ为2.57～3.25×10－31 esu，响应时间τ为91～116 fs.探索了化合物的分子结构对三阶非线性光学性能的影响.增长共轭链，形成供吸供构型，增大取代基的供电子能力，提高共轭体系的共平面程度等因素有利于获得较大的三阶非线性光学性能.

设计合成了7个新的噻二唑衍生物，用UV、IR、¹HNMR和元素分析进行了表征。采用飞秒激光，运用简并四波混频法，研究了衍生物在非共振状态下的三阶非线性光学性能。它们的三阶非线性光学极化率x^（3）为3.75～4.18×10^-13esu，非线性折射率n₂为6.90～7.68×10^-12esu，分子二阶超极化率γ为3.75～4.26×10^-31esu，响应时间为101～115fs。探索了衍生物的分子结构对三阶非线性光学性能的影响。引入离域能小的芳杂环，增长共轭链，形成吸供构型，增大取代基的供电子能力，提高共轭体系的共平面程度等因素有利于获得较大的三阶非线性光学性能。