CsLiB6O10(简称CLBO)是一种性能优良的紫外非线性光学晶体，特别适用于四倍频(266 nm)和五倍频(210 nm)的紫外大功率激光。本文采用顶部籽晶法成功生长出尺寸为120 mm×112 mm×62 mm的CLBO晶体，晶体外观完整，无开裂、散射等宏观缺陷。由该晶体切出五倍频CLBO晶体元件，对其进行了紫外可见近红外透过率、光学均匀性、弱吸收性能表征，结果显示，210～1 800 nm的平均透过率超过90%，光学均匀性为3.8×10-5，1 064 nm弱吸收为90×10-6 cm-1，表明该晶体紫外区透过率良好，光学均匀性高，弱吸收低，为后续相关激光应用研究奠定了基础。

利用改进的提拉法生长了一种新型Y₄-Nd∶Y₄ 复合晶体, 在晶体中部实现了Nd3+的0.10%~0.25%(原子数分数)浓度梯度掺杂。晶体中, Nd3+掺杂区的弱吸收系数较未掺杂区大, 表现出界面吸收现象。观测了复合晶体对泵浦光的吸收和温度分布, 发现晶体沿轴向的泵浦吸收相对均匀, 温度梯度相对较小。未镀膜的复合晶体样品在1 064 nm波段显示了良好的连续激光性能,光-光转换效率为37.0%, 斜效率为40.9%。

在不对称双量子点系统内，基于半导体量子相干效应对电压隧穿诱导光栅进行了研究。利用该系统内的电压隧穿效应，可以在两个不同的探测失谐位置处同时诱导出电磁感应透明，在此基础上通过调节相关参数改变吸收性质，弱吸收条件下的相位光栅强度尤其是一阶衍射强度在特定探测失谐位置处得到了增强。研究了隧穿电压、泵浦场强度、相互作用长度等参数对相位光栅效率的影响，结果显示，当同时增加泵浦场强度及电压隧穿率时，相位光栅的一阶衍射效率提高了50%左右。研究结果在量子信息处理、量子网络及光学成像等领域有潜在的应用价值。

基于表面热透镜技术搭建了光学薄膜弱吸收测量系统，使用不同功率的抽运光辐照样品，并通过光束质量分析仪记录经样品表面反射后的探测光强度的空间分布，以探测光强度最强点所对应的像素坐标为中心两边对称取多个像素点表示不同尺寸的接收器，从而分析不同尺寸光电信号接收器得到的光热信号强度。结果表明，随着接收器尺寸的增加，探测面积覆盖范围超过探测光束峰值区域，得到的光热信号与抽运光功率的比值逐渐偏离线性，从而引入的测量误差也就增大。因此，实际测量中应在保证测量极限的前提下尽量缩小探测器尺寸以提高测量的准确度。

研究了基于光谱式椭偏仪精确测量紫外弱吸收薄膜光学常数的可靠方法。以 HfO2和 SiO2薄膜为研究对象, 用光谱式椭偏仪测量了薄膜的多角度椭偏参数, 采用逐点优化法, 建立了多层模型。利用 Cauchy-Urbach模型进行数据拟合, 获得了 HfO2和 SiO2薄膜在 200～900 nm波段的光学常数, 并比较双层薄膜拟合结果和扫描电镜的测量结果, 验证了获得的光学常数的准确性。结果表明, 逐点优化法结合 Cauchy-Urbach模型能够较好地描述弱吸收薄膜的结构, 较为准确地得到薄膜的色散关系, 可为紫外滤光片的后期制作奠定基础。

采用离子束溅射的方式，在K9玻璃基片表面引入金纳米杂质缺陷，通过原子力显微镜(AFM)测得金纳米尺寸直径在50~100 nm之间。采用不同能量密度的激光对样品进行点阵式的单脉冲辐照(1-on-1)并且对损伤阈值及典型损伤形貌进行了实验及理论分析。损伤阈值采用零几率处的损伤密度。结果表明：引入金纳米杂质缺陷后其抗激光损伤阈值由裸基片的26.6 J/cm²下降为15.5 J/cm2。通过微分干涉显微镜，随着激光能量的增加，损伤呈爆炸坑形貌，主要呈现纵向加剧损伤。金纳米杂质缺陷在K9玻璃基片上形成了强吸收中心(引入金纳米杂质K9玻璃基片的弱吸收(47.33 ppm，1 ppm=10^-6)是裸K9玻璃基片(3.57 ppm)的13倍)造成局部高温，这是造成损伤的诱因。通过计算，金纳米杂质对K9玻璃基片的作用包括两部分：当激光辐照在K9玻璃基片上，首先是热应力引起玻璃的破裂；随后杂质汽化产生的蒸汽压加剧材料的破坏，引起局部炸裂。

激光弱吸收是导致光学薄膜损伤的重要原因.在(5～43)mPa的氧分压下制备并测试了一组HfO2薄膜.实验发现,当氧分压小于20 mPa时,薄膜弱吸收越大,损伤阈值越低;当氧分压大于20 mPa时,薄膜的损伤阈值与弱吸收并不一一对应,具有较高弱吸收的薄膜可能同时具有较高的损伤阈值.建立了缺陷模型,采用有限元法模拟了缺陷对弱吸收测量和损伤阈值测量的影响,分析了缺陷尺寸、密度、吸收系数对弱吸收和损伤阈值的影响.研究结果显示,吸收系数高于薄膜1 000倍的缺陷可以降低薄膜的损伤阈值1 000倍,却并不影响薄膜的弱吸收.缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值测试有完全不同的影响,是导致某些薄膜弱吸收与损伤阈值背离的原因.

表面抛光可能给K9基片带来额外的杂质和吸收, 分离K9基片的表面吸收率与体吸收率有助于改进基片的加工质量和抛光工艺, 对抗损伤能力研究具有重要意义。分析了激光量热法测量弱吸收的原理, 采用符合ISO 11551要求的激光量热计测量K9基片的弱吸收。对相同工艺抛光的不同厚度K9基片进行了弱吸收表征, 实验发现K9基片的弱吸收随着厚度增加近似线性增大。推导了表面吸收率和体吸收率的计算式, 实验得出本样品的表面吸收率为1.21×10-5, 体吸收率远大于表面吸收率, 体吸收系数为1.72×10-3/cm。实验结果显示所用K9样品的吸收主要来自于材料本身, 改善抛光工艺对降低其吸收率作用不大。

观察到了光学基片和薄膜元器在准连续激光辐照下发生了预处理效应。在532 nm和355 nm激光辐照下，许多样品的弱吸收值呈现出一个相似的下降曲线(ADC); 但在1064 nm激光辐照下没有此现象。为了解释和进一步理解该现象，合理假设该现象与辐射总能量密度有关，以此建立了一个唯象模型，并进行了一系列推算。推算结论指出: ADC的初始部分形状更多与具体发生的激光预处理机制有关，而尾部形状更多是由于高斯光分布所致; 归一化后的ADC以及归一化后的上渐近线，将成为多个ADC曲线之间进行比较的天然度量衡。这些推论得到了实验数据的支持。

采用微分干涉显微镜、扫描电镜和聚焦离子束观察了偏振分光膜损伤的形貌，从损伤机理出发，研究了清洗对偏振分光膜损伤阈值的影响。结果表明：清洗能有效去除表面杂质，清洗质量越好，基板上的杂质尺寸越小，杂质密度也越小，相应的偏振分光膜S光的损伤阈值越高; 清洗能有效去除基板表面的纳米吸收中心，吸收性杂质分布密度越小，吸收峰越低，P光的损伤阈值越高。