采用物理气相传输(PVT)法通过同质外延生长获得14 mm×12 mm的AlN单晶样品。对样品进行切割、研磨、化学机械抛光处理后，采用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、光致发光光谱仪对样品进行测试表征。拉曼测试结果表明，晶体中心区域的拉曼光谱E2(high)声子模的半峰全宽为3.3 cm-1，边缘区域E2(high)声子模的半峰全宽为4.3 cm-1，晶体呈现较高的结晶质量。XRD摇摆曲线表征结果显示，外延生长后的晶体中心和边缘区域的摇摆曲线半峰全宽增大至100″和205″，表明晶体内存在缺陷。XPS测试结果表明，晶体内存在C、O、Si杂质元素，杂质的原子数分数分别为0.74%、1.43%、2.14%，晶体内发现以氧杂质为主的Al—O、N—Al—O等特征峰。光致发光光谱测试结果显示，晶体内存在VAlON复合缺陷和VAl点缺陷。

半峰全宽（FWHM）是影响传感器性能的重要因素，为了提高表面等离子体共振传感器的品质因数，提出了一种光栅辅助超窄带多光谱等离子体共振传感器结构。该结构由周期性交替的SiO₂与Au矩形纳米柱构成，并置于SiO₂/Al₂O₃薄膜层上。利用全矢量有限元法对该结构的传输特性及传感特性进行数值仿真，分析了结构参数及入射光偏振态对FWHM和传感特性的影响。仿真结果表明，在800~1100 nm波长范围内，该传感器的传输谱存在两个由光栅衍射及等离子体共振形成的凹点，相应的FWHM分别为0.35 nm及0.59 nm，折射率灵敏度分别为525.7 nm/RIU、475.7 nm/RIU，品质因数分别为1502.00 RIU^-1和806.27 RIU^-1，在生物检测、药物筛选、膜生物学等领域具有潜在的应用前景。

超材料吸收器(MA)是近年来非常热门的研究课题,但是如何在近红外波段实现双波长高吸收的同时还保持窄带宽是一个难题。本文提出了一种结构简单、紧凑的双通道窄带宽MA,该MA由SiO₂衬底、金薄层以及非对称周期金属光栅构成。经模拟计算发现,MA在波长λ₁=1.1005 μm和λ₂=1.19024 μm处具有高吸收效率,且线宽分别只有0.21 nm和3 nm。对MA的磁场分布进行分析后可知,MA在波长λ₁处实现窄带宽高吸收主要是由于表面等离子极化(SPP)共振,在波长λ₂处实现窄带宽高吸收则是SPP共振和法布里-珀罗(FP)腔共振的共同作用。最后研究了MA结构参数对其吸收特性的影响,结果发现改变MA参数能够实现MA吸收波长λ₁和λ₂的调谐。

目前的市场上充斥着大量焰熔法合成的尖晶石，仅通过常规方法不能对合成尖晶石和天然尖晶石进行有效鉴别。为了准确鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石，本文基于傅里叶变换红外光谱、X射线荧光光谱、吸收光谱和激光拉曼光谱，分别对天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石进行分子结构、化学成分、致色机理等的研究，并对拉曼光谱在405 cm^-1位置的谱峰进行洛伦兹拟合，得到半峰全宽值，然后对半峰全宽值进行单因素方差分析。结果表明：天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石的常规宝石学特征基本一致，但它们的分子结构、化学成分、致色机理、半峰全宽存在显著差异，可为鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石提供理论依据。

在包含二能级原子系综在内的腔光力学系统中，利用忽略的非旋转波近似效应在不可解边带区域和可解边带区域中，讨论光力诱导透明性质、色散性质和光力诱导放大性质。当驱动光力学腔的驱动光场为红失谐时，可以在可解边带区域和不可解边带区域中分别实现完美光力诱导透明和光力诱导放大的现象。实验结果表明，无论是在可解边带区域还是不可解边带区域中，随着光力学腔的耗散速率的增加，光力诱导透明窗口的半峰全宽会变得很窄，只不过在不可解边带区域中光力诱导透明窗口的半峰全宽远远小于可解边带区域。光力诱导放大的最大值变化情况正好与光力诱导透明窗口的半峰全宽变化情况相反，可解边带区域中光力诱导放大的最大值小于不可解边带区域。

为研究样品温度变化对激光诱导击穿铝(Al)等离子体特征参数的影响,采用双脉冲激光器诱导激发在中频炉中加热的Al样品形成等离子体,对比分析了样品温度变化时不同特征谱线强度的变化;分析了CCD相机采集的不同样品温度下等离子体羽的形态变化;在局部热力学平衡条件下,用Boltzmann斜线法和Stark展宽法分析了等离子体电子温度和电子密度随样品温度的演化规律;使用Lorentz线型拟合分析了随样品温度变化的不同谱线的半峰全宽(FWHMs)。研究结果表明,等离子体羽的形态大小变化可以作为其电子温度和电子密度等特征参数随样品温度变化的直观反映;随着样品温度升高,等离子羽形态、谱线强度、FWHM、电子温度和电子密度都增大至饱和状态,并且样品温度对离子线和原子线的谱线强度和FWHM有不同的增强效果。

在扫频光学相干层析(SS-OCT)仪器中，由于光谱标定信号k-clock 与OCT 信号之间存在不确定的延时，导致光谱标定结果不准确，成像分辨率降低。延时自动校正算法能够准确地自动校正k-clock 信号与OCT 信号之间的延时。该算法基于提出的平均峰值法和平均半峰全宽(FWHM)法，对OCT 信号进行处理分析，分粗调、微调和精调三步对延时点进行自动查找，根据查找结果完成对延时的校正。延时校正后，通过光谱标定得到波数(k)空间均匀分布的OCT 信号，可以实现高分辨率图像的重建。实验结果显示，经过自动延时校正，成像分辨率可提高60%，证实了该算法的有效性。

设计了基于CdSe/ZnS核壳量子点薄膜发光谱温变特性的温度传感器。在30~160 ℃温度范围内, CdSe/ZnS核壳量子点的光致荧光(PL)谱随温度呈现规律性变化。温度升高时, PL谱自参考峰值强度减小、峰值波长增大、半峰全宽增大;而且PL谱自参考峰值强度、峰值波长和半峰全宽温变特性分别非常符合一次、一次和二次拟合函数关系, 其对应的相关性指数R2均达到96.6%以上;PL谱峰值波长温变灵敏度达到0.06 nm/℃, 分辨率约为0.1 ℃。同时, 采用PL谱自参考峰值强度比单纯的PL谱峰值强度更具有温度测量稳定性和精确性。

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术，在不同偏向角的GaAs衬底上生长了InGaAs/GaAs单量子阱外延结构。通过对样品室温光致发光(PL)谱测试结果的分析，讨论了衬底偏向角、量子阱层生长温度以及V/III比对外延片发光波长、发光强度及PL谱半峰全宽(FWHM)的影响。发现在相同生长条件下，对于InGaAs/GaAs应变量子阱结构，在GaAs(100)偏<111>A晶向较小偏向角的衬底上生长的样品PL谱发光强度较大，半峰全宽较窄；量子阱层低温生长的样品发光强度更强；增大量子阱层V/III比可以提高样品的发光强度，同时PL谱峰值波长出现红移。

针对综合光栅衍射与空间干涉与一体的新型空间外差光谱（SHS）技术开展了光谱定标技术研究。从SHS干涉机理入手，列举了SHS与传统超光谱仪器光谱定标的差异，开展了仪器线性函数、光谱分辨率和光谱范围等光谱特性数据的定标原理研究，设计可调谐激光积分球光谱定标法，并且针对超光谱数据特点探讨了谱峰定位等数据处理算法。利用上述光谱定标方法对CO2空间外差光谱仪样机开展了光谱定标实验，并利用镁元素灯进行了定标精度验证，结果表明该光谱定标方法能够满足SHS光谱定标要求，样机实测光谱定标数据与理论设计值吻合。