为了研究不同形状的防辐射屏自发辐射对探测器的影响并找出影响最小的防辐射屏形状, 采用理论计算对抛物面、双曲面、半椭球面(含半球面)、台柱面(含圆柱面和圆椎面)的防辐射屏内屏自发辐射至探测器的功率进行了系统分析。结果表明, 各种形状防辐射屏自发辐射至探测器的功率随防辐射屏高度与底面半径比值的增大而先减小再增大, 其中最大值为与探测器尺寸相关的常数, 最小值出现在防辐射屏高度与底面半径接近或相等时; 当防辐射屏为半椭球面且高度和底面半径相等(即半球面)时, 自发辐射至探测器的功率小于其它任何形状的防辐射屏, 且与防辐射屏尺寸及顶部开小孔与否无关。本研究能为防辐射屏结构设计提供有价值的参考。

实验设计和研究了一种激光二极管(LD)角侧泵浦Nd∶YAG电光调Q激光器，实现了高效率1064 nm脉冲激光输出。以低掺杂Nd∶YAG晶体为增益介质，将Sm∶YAG吸收材料键合在Nd∶YAG晶体四周(非激光方向)用于抑制放大自发辐射(ASE)和寄生振荡，将YAG晶体键合在Sm∶YAG晶体上以构成复合板条激光晶体。采用对称角侧泵浦方式直接抽运，泵浦光在复合板条激光晶体中多次全反射，多次被Nd∶YAG晶体吸收，可用于实现长光程吸收，提高泵浦光吸收效率。在重复频率为5 Hz、输入电流为170 A的条件下，获得了单脉冲能量为106 mJ、脉宽为15 ns的激光输出，光光转换效率为30.1%，输出能量动静比高达94.64%。实验结果表明：所设计的复合板条激光晶体结构有效抑制了ASE和寄生振荡，所提方法为1064 nm调Q脉冲激光的高效率输出提供了有效途径。

应用微观主方程和衰减基方法研究了光力系统中的单光子自发辐射。简单的光力系统通过辐射压力将机械振动模与光学腔模耦合起来。与量子光学中常用的主方程相比,微观主方程能够描述能量本征态的衰减,更准确地处理与衰减过程相关的问题。在研究单光子自发辐射过程的时间演化时,应用衰减基方法求解微观主方程。腔模平均光子数的计算结果表明,光力系统能量激发态的衰减过程按照一定的权重叠加共同影响了单光子的自发辐射过程。另外,微观主方程也可用于超强耦合光力系统中相关问题的讨论。

为了寻找最佳测试条件来实现猪肉样品新鲜度的检测, 采用单光子测试系统测试了不同条件下猪肉的自发辐射强度和延迟发光的变化。4天连续测试的噪声平均值为76.3 counts/s, 平均偏差为1.1 counts/s; 自发辐射测试中肥肉样品信号较强, 其强度随放置时间的增加有增加过程; 延迟发光测试中大排及肥肉信号较强; 按照延迟发光动力学曲线拟合, 拟合系数达0.996。随着测量时间的增加, 延迟发光的特征时间t降低, 反应了猪肉新鲜度下降。实验结果表明该系统能实现对生鲜猪肉新鲜度的直接检测, 具有选材少, 检测速度快的特点。

一直以来条状表面等离子波导被认为是实现高集成光路的有效器件, 首先采用经典的Drude模型对条状波导中SPP激发与传播特性完成了分析。针对可见光到近红外入射波长的条件完成了条状SPP波导的模场分布的研究, 得出, 当金属的厚度不变宽度越大, 电磁场分布就越集中在条状波导的两侧; 当金属条状的宽度不变, 厚度越大时电磁场分布会越集中在金属内; 入射波长越长会使得金属条状周围电场的集中越小, 且还会导致信道间的干扰。利用得到的条状波导特性进而设计了一种新型的耦合器, 器件设计结果表明: 条状SPP波导在有限传输距离上能量完全转移只发生一次; 波长较长时, 场的集中度减小, 耦合增强; 条状SPP波导耦合器可以实现1 310 nm和1 550 nm的光波分复用。这一研究对光子器件的发展有一定的理论和实际意义。

利用电磁场变换分析了带电粒子在磁场中的螺旋运动,基于康普顿散射理论和多普勒公式分析了虚光子与带电粒子的康普顿散射,并推导了在磁场中做螺旋运动的带电粒子的自发辐射波长公式.结果表明,当带电粒子在回旋脉塞的磁场中作螺旋运动时,在粒子静止系中可以观察到运动的周期性变化电场和磁场,即运动的虚光子.通过与带电粒子发生康普顿散射,虚光子能够转化为实光子辐射出去.

在一个具有三能级V 型能级结构的耦合半导体双量子阱中，研究了相干调控下光学双稳态以及双稳态与多稳态的转化行为。研究结果表明，在此物理模型下，光学双稳态的阈值强烈依赖于系统中的非相干抽运强度和存在自发辐射相干下的相对相位，同时，通过调制相位大小，可使系统出现光学双稳态和多稳态之间的相互转换。

高亮度的激光钠信标有利于提高自适应光学波前探测的准确性和灵敏度，但是在激光与钠原子作用的过程中，反冲和下抽运限制了钠原子激发态概率的增长，减小了钠原子的自发辐射速率和回波光子数。通过对窄带/宽带激光与钠原子作用产生反冲和下抽运效应的研究，结果表明：对于低能量的连续激光与大气中间层钠层作用，窄带激光反冲和下抽运效应比宽带激光严重，但是自发辐射速率比宽带激光大很多，获得的回波光子数明显多于宽带激光；对于宽带激光，其激发的回波光子数较少，但是具有不易饱和、反冲效应小的优点。

研究了高增益砷化镓光导开关中电流丝的自发辐射能量。从砷化镓光导开关中电流丝的非平衡载流子复合出发, 导出了电流丝的自发辐射能量公式，建立了电流丝自发辐射的理论模型。在电流丝达到稳定状态的条件下，计算了电流丝一端的辐射波长为875 nm和四个峰值波长的自发辐射能量，其中峰值波长890 nm的最大光输出能量与实验观察结果吻合，合理解释了电流丝的自发辐射现象，对应用这个模型计算其他辐射波长的光输出能量给予了支持，为进一步深入定量分析电流丝辐射的光致电离效应奠定了基础。

为了深入研究光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性，以InGaAs/GaAs应变量子阱系统为例，建立了将带隙、带边不连续性计算和带结构计算系统结合起来的完整体系，考虑在应变影响下能带及波函数的混合效应。利用有限差分法对含6×6 Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程精确求解，得到了InGaAs/GaAs应变量子阱导带、价带的能带结构和包络函数，然后选用Lorentzian线形函数，数值模拟了量子阱的材料增益谱和自发辐射谱。最后讨论了阱宽、载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响，为光抽运垂直外腔面发射激光器的优化设计提供了理论依据。