为了突破传统方法对材料表面缺陷深度检测的局限性,提出了一种基于透射式激光热成像的无损检测技术。选用激光源作为激励源,对被测材料的缺陷表面进行加热,加热点选在材料表面缺陷正下方处,激光输出功率为50 W,加热时间为1 s。在加热过程中,材料背面的温度场由于热流在材料缺陷传导过程中的影响而产生温度差异,故使用红外热像仪对加热过程中材料背面的温度场变化进行记录,并使用无缺陷处A点作为参考点,有缺陷处B点作为考察点,通过分析A、B两点的温度变化情况来对表面缺陷的深度进行特征提取。经过实验验证可知,该方法可以在一定条件下对材料表面的缺陷深度进行检测,当A点温度一定时,B点温度与缺陷深度的最优拟合呈指数关系,随着缺陷深度的增长,背面B点温度也随之降低。研究结果为后续的缺陷深度精准量化奠定了基础。

提出了一种基于LP₀₁和LP₁₁模式干涉的少模光纤温度传感器,利用单模光纤(SMF)和少模光纤(FMF)在入射端偏芯熔接、出射端对准熔接制作而成。利用标量法对FMF建立理论模型,通过光场的电磁边界连续条件推导出了FMF的特征方程,并通过对特征方程数值求解详细分析了FMF中的传输模式;通过有限元分析软件对上述理论模型仿真计算,验证了理论计算结果的正确性;利用制作的传感器进行温度传感实验,并对不同温度下的传输光谱进行傅里叶变换,对参与干涉的两种模式进行了分析。根据光纤的热光效应,建立温度传感模型,分析计算该传感器的温度灵敏度,实验结果与理论计算一致。利用上述特性制作的传感器进行温度测量,当温度发生变化时,干涉峰发生漂移,在25.3~77.3 ℃范围内,传感器长度为16 mm时,温度灵敏度为158.06 pm/℃。该传感器能广泛应用于工业生产、生物医学等领域的温度测量。

分析得到了横向电场分量和磁场分量所满足的耦合方程，对于介质折射率的不连续处，采用严格的边界条件来处理。基于全矢量模型，使用有限差分法编写了复模式的求解器，并将其应用于Bragg光纤的模式求解和分析。绘制出了Bragg光纤模式谱图，分类分析了在无限包层情况下Bragg光纤模式的基本特性。

在传统的场匹配理论的基础上建立起盒型窗的通用传输参数矩阵, 并提出了一种新型的混合模式传输方法来扩展盒型窗带宽．在研究结果的基础上, 通过理论分析和数值计算得到了能满足Q波段超宽带带状束行波管所需求的新型混合模式传输盒型窗的初始结构和尺寸、利用三维高频分析软件HFSS优化并得到了最终结构参数．通过仿真验证和热分析, 证明了新的混合模式紧凑型盒型窗在34~52GHz频带内平均功率容量达到10kW、反射系数小于-18dB、相对带宽超过40%．冷测实验结果证实了盒型窗在要求带宽内反射系数均小于-18dB, 能满足实际器件的指标要求

为了将变掺杂GaAs材料应用于微光像增强器，开展了透射式变掺杂GaAs光电阴极实验研究，制备了2种反转结构透射式变掺杂GaAs光电阴极。测试了玻璃粘接前后GaAs光电阴极载流子浓度变化，发现高温粘接后载流子浓度增加现象。通过测试高温激活的透射式变掺杂GaAs光电阴极发现，在450 nm～550 nm波段内，变掺杂GaAs光电阴极仍然具有较高的光谱响应。

利用计算光学性能、 量子效率和积分灵敏度的理论模型, 分别研究比较了我国和ITT典型透射式蓝延伸GaAs光阴极的光电发射特性, 包括阴极的光学性质和性能参数。 结果表明我国的透射式蓝延伸光阴极积分灵敏度已经达到2 100 μA·lm-1, 但与ITT的2 750 μA·lm-1相比还存在一定的差距。 分析的主要原因是一方面是GaAlAs窗口层的厚度和Al组分大小对于短波响应, 特别是对蓝延伸起着决定的作用； 另一方面阴极性能参数电子扩散长度和后界面复合速率的大小对长波响应和短波响应也有着重要的影响, 这些因素都受制于基础工业制造水平的落后。

GaN紫外光电阴极是近年发展起来的一种高性能真空紫外探测器件, 其中透射式结构作为光电阴极实际应用的工作模式, 其多层结构参数及光学特性对阴极的最终光电发射性能有着重要的影响。 测试了透射式GaN阴极材料的紫外透射光谱, 通过建立透射式GaN阴极样品的透射模型, 得到了GaN阴极样品的薄膜厚度、 光学吸收系数与透射谱之间的函数关系。 计算得到的GaN外延材料的厚度与实际值误差小, 吸收系数与已发表数据一致, 表明紫外透射光谱法能够准确地实现透射式GaN阴极材料结构及光学特性的评估。

利用超高真空制备技术，对以蓝宝石为衬底、AlN为缓冲层的MOCVD外延P-GaN样品进行了光电阴极制备，并利用紫外光谱响应测试仪，对所制备的基于负电子亲和势（NEA） GaN光电阴极在反射式和透射式两种工作模式下的量子效率特性进行了测试与对比分析。实验结果显示，在反射模式下，样品在240 nm处具有高达50%的量子效率，而在透射模式下量子效率最高只有15%，量子效率曲线拟合表明该样品的后界面复合速率为104 cm/s。通过分析发现，造成两种工作模式下量子效率相差较大的主要影响因素是后界面复合速率和GaN外延材料厚度。

研究了一种“光子晶体多层膜+波导层+光子晶体多层膜”对称薄膜的波导特性，光子晶体多层膜的第一禁带频率范围为73～99 THz。 采用多层介质平板波导理论研究了频率在73～99 THz间的电磁波在波导中的传输特性。结果表明波导传输的是TE0 和TM0 基模， 对于高次模式，不能在波导中传输，另外，频率在73～99 THz间的电磁波在波导层(中心层)的功率约束因子(Γ)在0.99～1之间， 即此时电磁波几乎完全局限在波导层内传输，为了比较，处在光子带隙外的频率分别为40 THz和50 THz的电磁波在波导层内的功率约束因子 分别为0.84和0.86，因此，利用光子带隙特征，由光子晶体多层膜构造的对称薄膜波导具有超低损耗特性。