提出了一种基于Au/Ce∶YIG/TiN结构的磁光表面等离激元共振器件(MOSPR)。通过构建Au周期纳米盘、Ce∶YIG薄膜和TiN薄膜三层结构,实现Au纳米盘局域表面等离激元共振(LSPR)和TiN/Ce∶YIG界面传播型表面等离激元共振耦合,显著降低了LSPR的散射损耗,并实现了磁光效应的显著增强。MOSPR的横向磁光克尔效应(TMOKE)信号的绝对值达0.21。应用这一器件制备传感器,借助磁光氧化物的强磁光效应,可以显著提高LSPR传感器的品质因数(FoM)。基于TMOKE谱进行传感,器件的FoM可达2192.4586 RIU -1。该研究为高灵敏度、高FoM LSPR器件的制备提供了一种新思路。

构建光克尔效应时间门物理模型, 采用抽运探测实验获得的二硫化碳(CS2)克尔信号曲线作为光开关门响应函数, 对光束传输进行时间切片和空间离散, 模拟出了光开关门的时空演化规律。研究了在不同的抽运光与探测光夹角和光束空间分布情况下的时间门宽度和光束强度分布。结果表明: 对于高斯空间分布的抽运光束和探测光束, 随着抽运光束与探测光束夹角增大, 时间门变窄, 光斑由对称圆变成椭圆形, 交叉角越大, 椭圆度越大; 如果抽运光束和探测光束的空间分布为超高斯分布, 随着光束夹角增大, 开关门的时间曲线前沿不断变缓, 但光斑空间形状基本没有变化, 椭圆光斑的椭圆度约为1/3。这些结果为抽运探测和光学弹道成像等实验参数的选取提供了一定的参考依据。

通过在碲玻璃中添加重金属离子, 尝试制作了具有较大的非线性折射率、时间响应快、吸收小的光开关玻璃。采用超快飞秒光克尔门技术对光开关玻璃的光克尔信号进行测试, 测试结果显示, 光开关玻璃的光克尔信号对称性好, 信号半高宽度达到~225 fs, 三阶非线性极化率达到~0.8×10-20 m2/V2, 透过率达到70%~80%; 研制的光开关玻璃为皮秒和飞秒光开光材料的选取提供了依据。

提出一种基于光克尔门空间扫描的单次激光信噪比测量方法.在该方法中, 门光和探测光在光克尔介质中正交传输, 通过光克尔门对探测光的空间扫描实现激光信噪比测量.采用该测量方法进行了单次激光信噪比测量的实验研究, 测得时间窗口和分辨率分别为88.2ps、2.7ps.由于取样门是由光克尔效应来控制, 因此该激光信噪比测量方法对于待测激光的波长没有限制.

在基于光克尔效应的径向匀滑方案中，抽运光脉冲序列利用非线性介质的光克尔效应对激光束附加周期性的球面位相调制，从而使激光束远场焦斑内部散斑产生周期性的径向扫动，以改善远场焦斑均匀性。为了分析抽运光时间特性的改变对匀滑效果的影响，建立了径向匀滑方案的理论模型，并利用该模型对抽运光的时间特性参数进行了分析及优化。结果表明，在抽运光子脉冲之间的延迟时间一定时，子脉冲的脉宽过大或过小均会降低激光束远场的辐照均匀性，而随着子脉冲脉宽的增大，激光束远场的辐照均匀性随积分时间的波动相对趋于稳定，因而在避免产生明显“拍频”现象的前提下，选取较大的抽运光子脉冲脉宽更有利于实现稳定的匀滑效果。激光束与抽运光的时间同步精度对初期的匀滑效果有较大的影响，当抽运光提前1/5个周期左右时，可以在更短的积分时间内达到较好的径向匀滑效果。此外，不同的抽运光时间波形所获得的匀滑效果也有所不同，当抽运光的时间波形为三角波时，焦斑内部散斑的径向扫动速度较为稳定，可以使径向匀滑的整体效果及稳定性得到有效改善。

系统介绍了几种基于瞬态光克尔效应的超快光学快门技术, 包括传统的光克尔双折射快门技术, 瞬态光栅快门技术, 以及利用瞬态克尔透镜效应的光学快门技术。这些技术都是在泵浦-探测的实验配置基础上, 利用门控光对克尔介质折射率的瞬态调制导致的信号光的相位(偏振态)、传播方向或光束发散角等光学特性的改变实现对信号光的超快时间分辨测量。对比讨论了这些超快快门技术的工作原理和实验配置, 结果表明瞬态光束偏折快门技术相比其他快门技术具有无偏振配置要求、无相位匹配条件、超宽带光谱响应范围的特点, 在光与物质相互作用的超快动力学研究中具有更为广阔的应用前景。

利用聚焦磁光克尔效应(MOKE)研究了不同形状单元组成的坡莫合金图形化阵列的单个单元磁化过程, 研究发现单元的形状对单元磁性有很大影响,主要是单元的退磁场和形状有很大关联。研究还发现矩形阵列 单个单元的磁滞回线不但与其矩形比有关,与单元间隔和在阵列中的阵列位置也有关。矩形单元易磁化方向 沿着其长边方向,而短边方向为难磁化方向,其形状磁各向异性随矩形比而增大。当阵列单元之间的间隔大 于单元尺寸时,在阵列中单元的位置对磁性影响相对较少,基本与单个单元的磁性相同。当单元之间的间隔 接近单元尺寸时,不同位置的单元的磁性表现出磁各向异性不同,表明单元间的磁相互作用对磁性产生影响。

超短脉冲激光因其独特的传播性质，在光电对抗领域具有重要的应用潜力。针对传统光限幅器件在超短脉冲激光限幅防护领域中存在的若干问题，提出一种基于超快光克尔效应的超短脉冲光限幅器。该限幅技术利用超短脉冲在非线性介质中诱导非线性偏振椭圆旋转(NER)效应，可实现超低阈值的光限幅输出，同时将非线性偏振椭圆旋转和自聚焦效应相结合，可保证器件在较大动态能量范围内具备限幅功能，该器件具备响应速度快、适用光谱范围宽的优点。系统阐述了NER 效应的基本原理，并利用飞秒脉冲激光验证了基于NER 和自聚焦效应的光限幅器的限幅性能。

对光克尔脉冲净化器中，不同双折射度光纤中相干耦合效应对光克尔脉冲净化器透射率以及输出脉冲的时间波形、光谱以及脉冲自身透射率等特性进行了模拟分析。结果表明：高双折射光纤中，两偏振光的相干耦合效应影响可以忽略；普通单模光纤中两偏振光的相干耦合导致透射率幅值变化在±1%左右；低双折射光纤中相干耦合效应影响较大，且相干耦合效应对输出脉冲时间波形与光谱以及脉冲自身透射率曲线都有一定影响。

基于忽略相干耦合项的无色散耦合模方程，模拟分析了初始脉冲的啁啾特性及脉冲形状对光克尔脉冲净化器输出脉冲时谱特性及能量透射率等的影响。结果表明，高斯脉冲的时间波形窄化较严重，初始啁啾对时间波形及能量透射率无影响，但对输出光谱影响较大；方波脉冲的时间波形和光谱形状的变化很小，且能量透射率有很大提高。