氢气物性活泼，容易泄漏引发着火爆炸事故。在布置点型氢气传感器的基础上，通过拉曼激光雷达遥测技术加强氢气泄漏非接触式远距离、大覆盖面监检测，能够为氢能利用场景多元化的高速发展和保障氢能安全高效利用提供支撑。首先概述了气体拉曼散射基本原理，其次从系统结构和检测效果两方面介绍了国内外氢气泄漏拉曼激光雷达遥测技术的研究进展，最后对拉曼激光雷达遥测技术在氢气泄漏监检测方面的应用进行了展望。

为了将非线性效应强度的测量延伸到五阶非线性上，本文理论研究电磁诱导透明系统中的五阶非线性效应。研究结果表明，量子相干效应极大地增强电磁诱导透明系统的非线性效应，其中三阶互非线性的电极化率可以激发拉曼散射和四波混频，五阶互非线性的电极化率有两个完全不同的非线性吸收和色散，非线性吸收的五阶互非线性的电极化率可以激励四光子吸收，非线性增益的五阶互非线性可以激励超级拉曼散射，两者五阶互非线性的电极化率都可以激励六波混频。

激光雷达探测臭氧和气溶胶垂直廓线分布近年来在环境监测领域获得广泛应用。介绍了一套可同时用于探测臭氧和气溶胶浓度的激光雷达系统。采用Nd:YAG激光器, 通过二倍频器和四倍频器分别产生532 nm和266 nm激光光源, 基于受激拉曼散射原理, 在两根拉曼管中分别充有氘气和氢气, 产生拉曼频移光289 nm, 299 nm, 通过差分吸收算法原理反演垂直空间臭氧浓度廓线, 通过米散射算法原理来反演气溶胶浓度廓线。水平扫描试验结果显示, 雷达系统的探测结果与近地面点式臭氧分析仪测量结果有较好的一致性, 相对误差小于10%。在安徽合肥科学岛外场观测结果表明: 臭氧探测高度, 白天可以达到3 km, 晚上可以达到5 km, 气溶胶探测高度, 白天可以达到10 km, 晚上可以达到15 km。

提出一种基于光纤拉曼效应的光纤连接损耗测量方案，并介绍了光纤连接损耗测量相关的计算公式，针对普通单模光纤连接损耗测量精度进行了模拟计算。通过这种技术方案，只需要在光纤熔接工作现场就可以对光纤连接头的损耗进行测试，将有效提高光缆施工工作效率。

基于光通信系统对于全光调制和全光开关等的需求, 从理论上和实验上研究了拉曼增益对回音壁模式光学微腔系统共振模式的全光调制。理论分析表明, 拉曼增益能够补偿回音壁模式光学微腔系统的损耗, 进而改变微腔系统的耦合机制, 在不对微腔系统做任何机械性移动的前提下实现对系统共振透射率的连续调制。实验中采用光纤锥耦合的二氧化硅微芯圆环腔, 利用560 ?滋W的低功率泵浦光引发的拉曼散射, 波长为1 545.7 nm的信号光实现了13.5 dB的调制度, 使得系统的耦合机制由欠耦合转化为临界耦合。

根据考虑拉曼效应的非线性薛定谔方程，在忽略光纤损耗情况下，利用基于Matlab的分步傅里叶数值算法，在考虑拉曼效应与不考虑拉曼效应下，仿真模拟了基态光孤子在光纤中传输时的演变。结果表明拉曼效应可破坏孤子的传输稳定性，导致孤子在光纤中传输时迅速衰减，其影响程度不仅与输入孤子的脉冲峰值功率大小有关，还与二阶色散系数和非线性系数的改变有关。

从理论上分析了在密集波分复用通信系统的传输过程中利用波长变换技术后，各信道的输出规律，得到了消除拉曼串扰的放大倍数,并通过数值仿真进行了验证，对于进一步研究波长变换技术对拉曼串扰的影响有着重要的意义。

依据拉曼效应下光子晶体光纤所满足的非线性相干耦合薛定谔方程，在两偏振方向输入不同频率激光脉冲时，导出了增益的表达式。通过数值模拟，其结果表明与不考虑拉曼效应时相比，增益谱的对称性遭到破坏。当两偏振模同处于正常色散区和反常色散区时高阶色散的增加会造成增益谱展宽，峰值降低。而当两偏振模处于不同的色散区时，高阶色散的影响并不明显。同时模拟结果表明两偏振模的色散系数主要对斯托克斯部分和反斯托克斯部分的增益谱产生影响。

利用光脉冲在非线性光纤中传播时所满足的波动方程，导出了在拉曼效应和参量放大共同作用下，激光脉冲在低双折射光纤中传输时所满足的耦合模方程。给出了沿光纤的快轴输入线偏振光抽运时，在拉曼效应和参量放大共同作用下的增益。结果表明，拉曼效应可导致参量放大下的斯托克斯波与反斯托克斯波的增益谱由对称变为不对称。输入不同的功率或传输常数差，增益谱的峰值和位置均会随之发生变化。

通过数值法对包含拉曼延迟响应的(3+1)维非线性薛定谔方程进行求解,研究了超短脉冲激光在负折射介质中传输时拉曼效应对自聚焦传输特性的影响,着重分析其不同与常规介质的反常传输现象。结果表明:由于负的折射率影响,拉曼效应将导致超短脉冲在自聚焦过程中频谱发生蓝移现象,这与常规介质对应情形相反;而它对负折射介质中超短脉冲的自聚焦特性的影响与常规介质相同,即拉曼效应将诱导自聚焦效应首先发生在脉冲的前沿。本文研究工作对将来利用负折射介质来操控超短光脉冲串产生、自聚焦等许多实际应用领域研究具有重要的指导意义。