相比于普通光源，高斯光束具有很好的方向性，而且应用范围十分广泛，采用COMSOL多物理场仿真软件对以布儒斯特角入射的高斯光束的传输特性进行研究。仿真结果表明，s偏振情况下，折射光束为高斯光束，反射光束的方向与折射光束互相垂直；p偏振情况下，折射光束为高斯光束，反射光束不存在，但反射界面的电场模量出现中心强度显著抑制的双瓣剖面，而且出现很弱的双峰反射；在不同的折射率下，折射介质的折射率越大，折射光束的强度集中范围越窄，折射光束的能量越来越低，折射光束与入射光束的电场模量差越小。

光学硬脆材料在机械加工过程中不可避免地形成表面/亚表面损伤, 对器件性能、使用寿命等具有至关重要的影响。相较于磨削、研磨两种前道工艺, 抛光阶段材料的损伤逐渐减少至极其微量的程度, 而最终残留的损伤将伴随材料的使用全周期, 研究抛光阶段表面质量的变化过程对掌握抛光的工艺质量十分必要, 但测量难度高。针对这一问题, 本文在总结抛光阶段损伤形式的基础上, 首先仿真分析了准布儒斯特角法检测表面质量的原理和优势, 随后以Nd∶GGG激光晶体为研究对象, 利用椭偏仪对不同抛光工艺下样品表面质量的变化进行了实验研究。通过与白光干涉法测量的表面形貌进行对比, 准布儒斯特角偏移量和相位角变化曲线斜率准确地反映了抛光过程中表面质量的变化, 展现了该方法的无损伤和高灵敏度特性, 以及辅助研究抛光工艺的可行性。最后, 对准布儒斯特角法在表面质量检测方面面临的问题进行了分析和展望。

光学薄膜偏振分光棱镜是现代光电显示、光电测试、光电信息传输等系统的重要部件之一, 但是, 常规的光学薄膜偏振分光棱镜存在光坯化学稳定性差、偏振分光带宽窄、应用角度小等工艺难点。通过深入研究布儒斯特角偏振分光原理与干涉截止滤光片膜系偏振分离效应, 使两种设计方法进行结合扩展了偏振分光棱镜的偏振分光带宽, 在化学稳定性好的德国肖特光学玻璃BK7光坯上, 制备了P偏振光0.44～0.64 μm, Tave≥95%, Rave≤5%, S偏振光0.44～0.64 μm, Tave≤5%, Rave≥95%的偏振分光膜。这种结构的光学薄膜可以在不同材料光学玻璃光坯上设计优化出宽带宽、大角度、高偏振消光比的偏振分光棱镜, 为偏振分光棱镜的设计与加工提供了新的理论依据与制备方案。

将介质表面的小尺度粗糙度等效为覆盖在理想光滑表面上的多层等厚折射率渐变的薄膜, 并通过特征矩阵计算多层等效膜模型的P光反射率与入射角的关系.将吸收介质的折射率虚部带入菲涅尔公式进行计算.运用COMSOL Mutiphysics软件对表面粗糙度和介质吸收进行建模和仿真计算.计算结果表明, 小尺度表面粗糙度与介质吸收都会导致折射率测量产生误差.分别考虑以布儒斯特角和全反角作为折射率测量的手段, 为了得到优于10－5的测量准确度, 测量表面粗糙介质的折射率时, 采用全反角进行判定; 测量具有吸收效应的介质折射率时, 采用布儒斯特角进行判定.

采用阳极层线性离子源解离氮气对玻璃表面进行刻蚀处理, 研究表面改性后玻璃表面的变化, 并分析离化电压对表面粗糙度、 折射率以及光学厚度的影响。 在此基础上, 基于椭圆偏振光谱仪, 通过对比不同表面状态下的Δ光谱, 讨论固定波长变化入射角的Δ光谱曲线特征与表面折射率、 布儒斯特角、 粗糙度以及光学厚度之间的关系。 结果表明, 刻蚀后玻璃的布儒斯特角附近的Δ光谱曲线形状发生变化, 突变向高角度偏移, 曲线下降斜率增大。 通过建模并拟合分析发现, 氮离子束轰击使玻璃表面产生光密介质层, 表面折射率增大, 布儒斯特角增大, 粗糙度降低, 且随离化电压升高, 折射率不变, 而光密介质层厚度增加。 由原子力显微镜分析表面形貌, 验证了离子束对玻璃表面的平整化作用。 X射线光电子能谱结果表明离子束使玻璃表面发生选择性溅射, 推断光密介质层的产生来自于离子束对玻璃表面的夯实作用。 此外, 推导并验证了Δ光谱曲线的特征与材料表面状态之间的普适关系, 提出了基于椭圆偏振光谱仪的材料表面评估方法, 即Δ曲线的突变发生角度增大说明折射率与布儒斯特角的增大; 下降斜率增大说明表面粗糙度减小; 曲线两端尖角增大说明光学厚度增大。 反之亦然。

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.

基于严格的耦合波分析方法（RCWA）和等效媒质理论（EMT）研究了布儒斯特角入射时TM偏振光的导模共振特性以及不同结构参数对无标记光学检测灵敏度的影响。分析了三种不同膜层结构对检测灵敏度的影响，通过RCWA计算发现单层光栅在实验入射媒质范围内，折射率每改变0.1，共振角度位置平均变化5.1°，双层膜和三层膜光栅结构对应的共振角度位置平均变化3.6°和4.2°，均表现出了较高的检测灵敏度。在单层光栅结构中，随着光栅调制率由0.4525减弱至0.1441，折射率每改变0.1，角度变化率分别为4.48°和4.95°，检测灵敏度增加。

研究了不同切割方式下 CLBO晶体四倍频光反射损失情况, 同时给出了激光倍频晶体实现减反射的优化布氏切割方法。对于非线性晶体来说, 适用于激光晶体的布氏切割方法已经不能达到减反射的目的, 这是由于光通过激光晶体后没有新频率产生, 不改变光的偏振状态, 而经过非线性晶体后却有新频率的激光产生, 而这种新产生频率的振动状态与入射光的振动状态总不相同, 这是由相位匹配条件和偏振匹配条件共同决定的, 因而以布儒斯特角将两通光面平行切割的方法不再适合于此类晶体中。通过分析还得出, 采取两通光面以互相垂直的布氏角切割晶体, 可以达到对紫外光减反射的目的。

对基底和膜层-基底系统的赝布儒斯特角进行了数值计算.结果显示: 当基底的消光系数小于0.01时，基底的赝布儒斯特角主要是由折射率决定；当基底的消光系数大于0.1时，基底的赝布儒斯特角不仅与折射率有关，而且还与消光系数有关，随着消光系数发生后周期性变化.研究表明: 单层膜-基底系统的赝布儒斯特角主要由膜层的物理厚度、折射率、基底的光学常量所决定；在HfO2-硅和HfO2-融石英基底系统中，赝布儒斯特角随着入射光波长和膜层厚度的变化呈现准周期性规律变化，可能是由入射光在膜层的干涉效应引起的.

构建了一套氙灯抽运，大口径有源反射镜片状放大器实验装置。实验研究了布儒斯特角入射的有源反射镜钕玻璃放大器的增益特性。钕玻璃几何尺寸为890 mm×450 mm×50 mm，掺杂浓度为1.2%(质量分数)。最佳延时下，测得不同电压下的小信号增益系数和储能效率。充电电压为22 kV，氙灯放电脉宽为0.51 ms时，储能效率为1.94%，小信号增益系数为0.0371 cm-1。实验研究了横向放大自发辐射（ASE）和氙灯发光效率对增益特性的影响。