提出一种基于随机分布偏移相位的轧辊表面峰值密度（PPI）和粗糙度范围可控的无序激光毛化技术。利用多光束干涉原理，分析轧制带钢表面反射光之间形成明暗相间条纹的机制。基于光线追迹方法，研究凸台微结构在等间距分布基础上的偏移产生的随机分布相位，对轧制带钢表面单一波长反射光形成的干涉条纹的影响，以使带钢表面多种波长反射光干涉条纹叠加形成的莫尔条纹近乎消失。轧辊表面凹坑微结构中心间距随机偏移与衰减性“拷贝”获得的轧制带钢表面凸台相同，采用理论与模拟分析得到的均匀分布中心间距随机偏移，利用激光雕刻方法对轧辊材料样件进行无序激光冲击毛化，毛化样件表面粗糙度为3.79μm，PPI为179。所提出的基于均匀分布偏移相位的无序激光可控轧辊毛化技术，实现了PPI和粗糙度范围可控的轧辊毛化，并且可灵活控制轧制带钢表面质量。

研究光腔内导引光的往返振荡物理过程与传播特性有助于理解、判断光腔的准直失调状态。离轴非稳腔作为一种兼具高提取效率与高光束质量的混合非稳腔，调腔导引光在离轴非稳腔中的振荡物理过程研究鲜有报道。通过理论计算与实验研究了导引光在离轴非稳腔内的多光束干涉过程及其远场传播特征，在实验中搭建了离轴非稳腔（X方向为平凹稳定腔，Y方向为共焦非稳腔）导引光研究装置，通过凹球面镜小孔注入波长为632.8 nm的基模高斯光束，开展了光腔准直与导引光远场图样研究，实验结果与计算结果吻合较好。计算与实验结果表明：离轴非稳腔的干涉图样与传统共焦非稳腔/稳定腔不同，调腔导引光在腔镜小孔注入处出现椭圆“水滴”状干涉图样，该图样亮度较高，可以用于判断光腔的准直状态。输出导引光的远场光斑在Y方向上是不同振荡阶次的亮核光斑，其中高阶次亮核光斑可用于指示红外激光的远场光斑位置。

二维光子Moiré超晶格拥有一些常规光子晶体不具备的特性，例如平带特征和不同于安德森局域化的光局域现象。本文利用多光束干涉法构建二维光子Moiré超晶格结构，采用有限元法对其能带结构及光场特性进行研究。通过优化Moiré晶格厚度、空气孔半径对其平带及局域特性的影响，得到了高局域特性的Moiré晶格结构。研究中发现，正方晶格具有不同于六角晶格的准狄拉克锥光局域化效应。本文研究结果对发展高性能微纳结构器件具有重要参考价值。

设计了一种周期型正交二元相位板，其具有周期型矩形调制单元，各单元的相位调制量为0或π。该相位板的空间频谱具有中心直流分量为0的特点，分别对该频谱中心区域的4个一级频谱点和8个二级频谱点进行相位调制，可得到正方阵列光斑和正方阵列涡旋。阵列涡旋中各涡旋光束的拓扑荷数l=±1，在空间交错分布。由于两个正方阵列光场在垂直传播方向的横向周期恰好重合，且两个光场沿光轴方向的波数不同，因此叠加之后可以形成强度分布随传输距离旋转的正方阵列螺旋，阵列中存在两种具有相反螺旋方向的螺旋光束，同样在空间呈交错分布。此外，讨论了产生最佳螺旋光束的相位板设计条件，并给出理想情况下系统的能量利用率，所得实验结果验证了该方法的可行性。

本文提出了一种中心波长连续可调的光源模块，实现了深紫外光源的窄带输出。设计的光源模块由氘灯、角度旋转台、滤光片旋转轮、不同中心波长的滤光片(220 nm，230 nm，240 nm，250 nm，260 nm，270 nm，280 nm)和光学透镜组成。基于多光束干涉理论，通过分析出射光的中心波长和入射角度之间的关系，得到了由每个滤光片出射的中心波长和角度旋转台旋转角度之间的定标关系式。实验结果表明，当角度旋转台入射角范围在0～30°时，每个滤波片的可调谐范围可达到10 nm，实现紫外光源模块的单色光可调谐范围212 nm～280 nm，能满足海水中硝酸盐浓度的测量要求。

基于光学薄膜理论,采用光学特征矩阵法推导了空气隙Fabry-Perot(F-P)标准具高反射膜反射相移与入射角的数学模型,并用TFCalc膜系设计软件仿真分析了入射角范围在0°~3°时反射相移的变化,对数学模型进行了验证。结果表明,反射相移与入射角呈指数递增,入射角度在3°时反射相移为2.88×10 -3 rad。实验搭建了F-P干涉成像光路,测得F-P标准具间距为(2015.50919±0.00002) μm,相对误差限约为8.6×10 -9;与未考虑反射相移的测量结果[间距为(2015.50864±0.00082) μm,相对误差限约为9×10 -7]相比,测量准确度有了明显改善。

针对传统高光谱成像系统体积质量大、光机结构复杂、成本高等缺点，亟待微小型化的需求，开展高光谱成像芯片中布拉格反射镜设计和制备的研究，根据布拉格分布膜系理论开发的多层膜系结构的模拟器，并根据结构设计完成了5层和7层膜系布拉格反射镜的制作，利用可见/近红外分光光度计，对布拉格反射镜的反射率进行测量，与模拟器进行对比，由于布拉格镜的实际制备存在“瑕疵”，导致误差≤3%,多层膜系结构模拟器可以指导实际布拉格反射镜的制备，为高光谱成像芯片化奠定基础。

外腔反馈半导体激光器产生的混沌具有明显的弛豫振荡特征,低频段能量过低,限制了混沌光时域反射仪(OTDR)的动态范围。提出了一种光纤环结构,用以增大混沌OTDR的动态范围。通过实验和数值模拟,发现混沌光经过光纤环时会发生多光束干涉,并通过延迟自拍频效应提高了混沌信号低频段能量。实验测量结果表明:在200 MHz探测带宽下,基于光纤环的混沌OTDR动态范围增大了5 dB。

融合激光外差和线性调频技术, 基于磁致伸缩系数测量原理, 将磁致伸缩系数的测量转换成微小长度变化量的精确测量, 并提出一种线性调频多光束激光外差复合检测磁致伸缩系数的新方法, 即通过线性调频技术将待测微小长度变化量信息加载到多光束激光外差信号的频率差中, 经外差信号解调后可以同时得到多个微小长度变化量值, 对这些数值加权平均, 可以精确获得微小长度变化量数值, 最终进一步提高磁致伸缩系数测量精度。利用该方法, 仿真研究了不同电流条件下, 待测样品的磁致伸缩系数, 结果表明: 相对测量误差小于0.09%, 与传统测量方法相比, 测量精度提高了一个数量级以上。

应用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术开放单光路短光程检测西林瓶内氧气浓度, 因玻璃瓶壁造成入射光多次反射和透射, 形成多光束干涉, 严重影响信号波形和检测精度。 本文提出了一种改变激光入射角度来抑制瓶壁光学干扰的方法, 理论分析了入射角度对透射光强分布的影响, 详细推导了使两相干光束叠加部分在接收端探测范围之外的入射角度计算公式, 并根据现场参数得到理论最佳入射角度。 对氧气浓度1%的样瓶进行多次测量, 将二次谐波信号峰值的平均值作为信号, 峰值的标准差作为噪声, 以信噪比(signal to noise radio, SNR)最大作为系统入射角角度的优化指标, 实验获得系统的实际最佳入射角度。 与决定系数较高的入射角度进行浓度预测对比, 交互验证后的最小二乘拟合结果显示: 相关系数分别为0995 9和0988 9, 前者相比后者提高了07%, 预测的均方根误差(root mean square errors of prediction, RMSEP)分别是0003 1和0005 3, 前者相比后者降低了415%, 说明本文方法所确定的最佳入射角, 能有效抑制玻璃瓶壁引起的多光束干涉影响, 改善系统检测精度。Spectroscopy