拉盖尔-高斯光束由于其特有的涡旋特性使其在大气传输过程中具有更好的稳定性。实际激光输出存在的部分相干性将对光束传输具有明显的影响，在大功率输出模式下，克尔效应的产生也会影响到光束传输的特性。本文从部分相干拉盖尔-高斯光束的交叉谱密度方程出发，推导了克尔效应作用下光束的传输表达式，利用分步傅里叶变换，对高功率部分相干涡旋传输中的克尔效应过程进行了模拟，并对比了不同参数影响下，光束相干性不同时克尔效应的差异。结果表明，克尔效应有助于维持光强的环状结构，提高拓扑荷数能够有效地缓解因相干度降低而造成的涡旋结构衰退的现象。

蓝相是一种通常介于各向同性态和胆甾相态之间的高手性液晶相态, 由于其具有独特的光学各向同性、快速电场响应以及选择性反射波长等光学性能, 因而在液晶显示、光学器件以及在可调谐的三维光子晶体等方面均具有良好的发展前景。近年来, 蓝相液晶材料引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了蓝相液晶的发展历程、蓝相液晶网络聚合物的研究进展及其应用现状, 讨论了蓝相材料在显示和微电子领域的应用局限性, 最后总结了蓝相液晶和蓝相网络聚合物在先进功能材料设计和器件应用中的机遇和挑战。

近年发展起来的数字后向传输（DBP）算法能够明显地消除相干光纤通信系统中的非线性损伤。然而，作为一类固有的噪声源，光收发机噪声和光信号会在光纤的传输过程中经由光纤克尔效应发生有害的非线性信号-噪声间相互作用（NSNI）。NSNI效应会显著降低DBP算法的有效性。针对三类传输光纤（纯石英光纤、单模光纤和非零色散位移光纤），研究了奈奎斯特-波分复用相干光传输系统中，收发机噪声引起的光纤通信系统的传输代价。结果表明，尽管纯石英光纤在无收发机噪声影响的情况下表现出最好的通信性能，但是它对收发机噪声的影响最为敏感。

信号在光纤中的传输受到克尔非线性损伤的影响,产生非线性的频谱展宽效应,导致信息泄漏到带外、接收端的带内信息不完整。传统的非线性补偿方法通过反转信道传输函数在接收端对信号进行处理,效果不理想。针对该问题,首先,通过优化算法寻找在数字反向信道传输时可利用克尔非线性将原始信号压缩至另一奈奎斯特带宽的带外伴随信号;然后,将压缩后的奈奎斯特信号在发射端发送;最后,在接收端通过奈奎斯特滤波恢复原始信号。仿真结果表明,本算法在带限系统中的性能优于反向传输方法,在长度为800 km的标准单模光纤中的误差向量幅度增益为3.17 dB。

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。

结合干涉光刻和磁控溅射制备了一维周期性起伏的磁性多层薄膜。利用扫描探针显微镜对样品的微结构进行表征,利用椭偏仪和磁光测量系统对样品的光学性能参数和磁光克尔效应进行测试和研究。实验结果发现,磁性多层薄膜磁光性能得到极大的提升,磁光增强的克尔谱峰值与条带的宽度、中间层二氧化铪层的厚度有关;利用介质层的厚度可调制复合薄膜的磁光特性。进一步研究发现横克尔效应的增强现象。理论计算的结果证实,磁光增强源于光学腔干涉共振和磁等离激元的耦合效应。

随着传输容量和传输距离的增大,光纤克尔非线性效应越来越明显,已成为目前限制光纤通信系统性能的主要因素。详细介绍了数字向后传播算法、微扰法等光纤通信中克尔非线性补偿技术的基本原理,分析了这些技术的发展现状,比较和总结了各算法的优缺点,对各技术的应用前景进行了展望。

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。