提出了一种利用旋光色散进行波长测量的方法。采用高灵敏度的硅光电倍增管(SIPM)探测线偏振光通过旋光物质和无旋光物质时的输出光强随步进电机旋转而发生的变化,由此测出旋光物质的比旋光度,从而根据比旋光度的色散特征方程求出对应光源波长。大量实验证明,该波长测量装置的精度为1 nm,标准差为0.06 nm,该波长检测方法具有良好的可行性与稳定性,并且该测量装置具有结构简单、易于调节等特点。

为了实现蓝相液晶中旋光能力性能的模拟计算, 建立了蓝相液晶的一维模型, 对蓝相液晶在正交线偏光片和正交圆偏光片下的旋光能力进行了模拟计算, 并研究了蓝相液晶对外界环境光的反射特性。首先对胆甾相液晶的旋光特性进行了理论和模拟计算结果之间的对比。然后对比蓝相液晶与胆甾相液晶的结构特点, 建立了高倾角的胆甾相液晶模型来作为蓝相液晶的一维模型, 高倾角的角度由各向同性相的序参数来得到。利用该一维模型模拟计算了蓝相液晶的旋光特性, 与实验结果相符, 然后模拟计算了大螺距蓝相液晶在正交线偏光片和正交圆偏光片下的透过率, 最后模拟计算了这两种情况下蓝相液晶对外界环境光的反射特性。模拟结果表明：使用正交圆偏光片, 可以有效地消除大螺距蓝相液晶在可见光范围的旋光特性和Bragg反射,可见光整体旋光角度从5.2°降低到0.06°。结果将对提高蓝相液晶显示器的显示特性有很大的帮助。

提出了一种新的测量旋光色散的方法。该方法利用白光LED作为光源,经起偏棱镜、样品管和检偏棱镜后,复色偏振光经平面衍射光栅分光后,由线阵CCD进行采集,CCD的每个像元对应接收复色偏振光经分光后的某一波长的光信号,在检偏器旋转一周内,获得相应的光强数据,使用拟合算法,对每一个像元所采集的光强数据逐一进行处理,最终得出CCD像元所对应波长的旋光度,最后得到旋光色散数据。并利用标准石英管进行了实验研究,证明了这种测量方法的可行性。

采用时域有限差分法(FDTD)研究了胆甾相液晶与蓝相液晶的旋光能力.首先计算了圆偏振光在平面态胆甾相液晶与蓝相液晶中的布拉格反射现象,从晶格结构和分子排列的角度对模拟结果做了讨论,研究了液晶折射率和螺距对布拉格反射现象的影响.其次研究了胆甾相与蓝相液晶夹在两正交偏振片间的漏光情况,用液晶的旋光能力对二者的相似和不同的现象进行了解释.

利用Berreman4×4矩阵建立理论模型对短螺距手性液晶的旋光率进行求解,使用MATLAB计算得到了手性液晶旋光角随入射角、螺距、盒厚等外界因素变化规律的仿真结果,且通过实验验证了此方法的准确性.对手性液晶旋光效应作为热敏材料的使用进行了实验探究,使用旋光仪测量螺距为250~310 nm的手性液晶旋光角,得到手性液晶的热敏旋光特性.结果显示,螺距不同时,液晶的旋光角随温度具有不同程度的变化,但每种螺距下,手性液晶旋光率随温度的变化明显且规律.验证了旋光率热敏效应的稳定性,结果证明将手性液晶作为一种潜在的热敏材料应用的可行性,为手性液晶在温度传感器中的应用提供了实验依据.

为提高光纤电流传感器的标度因数稳定性，从传感光纤与光纤1/4波片熔接时的方位角出发，研究了方位角的优化对光纤内线性双折射变化的抑制作用，指出了现有方位角优化方法中忽略的因素旋光角，并结合旋光角这一变量建立了更加精确的琼斯矩阵模型。仿真分析了在不同方位角与旋光角条件下，线性双折射对标度因数稳定性的影响。通过仿真结果的对比发现，在考虑旋光角之后，现有算法的方位角优化值误差较大；还发现在特定的旋光角条件下，线性双折射的变化对标度因数无影响。基于此提出了方位角与旋光角的综合优化方法，降低了对光纤制造工艺的要求，有效提高了系统标度因数的稳定性。

为了提高出射光的透过率, 并且在保持主透射峰不变的情况下, 增加对次极大强度的减小作用, 介绍了一种利用石英晶体旋光作用的新型滤波器, 并从原理上作了分析。此新型滤波器与原有多级滤波器相比, 主要的改进在于减少了所用偏光镜的数目, 以原有3级石英晶体旋光滤波器为例, 将此新型滤波器与原有结构进行了比较, 从理论上分析了在考虑各器件损耗的情况下的滤波特性。并利用分光光度计对新型石英晶体旋光光学滤波器的滤波特性进行了实验研究。结果表明, 此滤波器具有减少出射光损耗的显著效果, 同时具有减小次极大的效果。这一结果对观测光谱是有帮助的。

为了改善滤波光谱的次极大,提高透过滤波片观察像的衬度,设计了减小次极大光强的石英晶体旋光滤波结构,并从理论上分析了滤波特性。以3级石英晶体旋光滤波器为例,由分析可知,在第3级之后增加1级与第1级或第2级相同的结构,均有效地减小了次极大的光强;比较发现,增加1级第2级的结构效果较好。结果表明,此设计对改善石英晶旋光滤波器次极大应用于观测光谱中提供了理论依据。

利用Müller矩阵和Stokes参量, 从石英晶体旋光光学滤波器的透射比公式, 推导出了石英晶体旋光光学滤波器特征参量的理论计算公式。研究发现, 特征参量的值与滤波器的级数和滤波器中最薄石英晶体的厚度存在直接联系。计算得到一、二、三级石英晶体旋光光学滤波器在不同透射主峰的特征参量, 并对其进行了实验验证。通过对不同透射主峰的特征参量进行比较可以看出, 对于确定的滤波器, 不同透射主峰处的自由光谱范围和通带半峰全宽随着波长的增大而增大; 同一透射主峰处的通带半峰全宽随滤波器级数的增大而减小。