基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应，并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元，并将x、y方向分别设置为完美匹配层（PML）、periodic边界条件，通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明，该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上，最高可达87.05%。当图案占空比相同时，单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应，导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合，这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。

高功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、工业加工和**功防领域具有广泛的应用价值。在保证激光器输出质量的前提下，不断提升输出功率是高功率激光器不懈追求的关键目标之一。受激布里渊散射效应是制约激光功率提升的关键因素之一，本文针对受激布里渊散射效应展开，重点介绍基于光谱展宽的非线性效应抑制方法的不同方案与效果，综述利用相位调制展宽种子源光谱的发展历程，分析当前存在的问题并展望该技术的发展前景。

光电振荡器（OEO）作为微波信号源是微波光子学领域的研究热点，提出并理论分析了一种基于受激布里渊散射（SBS）效应和载波相移单边带调制的频率和相位均可调谐的五倍频OEO。在该结构中，利用级联调制器结构产生5个功率相等、频率间隔相同的光作为泵浦光，并通过布里渊增益损耗补偿原理得到五倍频OEO。利用布里渊波长依赖特性得到了频率可调谐的微波信号，通过调节双平行马赫-曾德尔调制器实现了输出微波信号的相位可调谐。所设计的OEO可以输出高频率微波信号，频率调谐范围为44.00~47.25 GHz，并在频率可调谐的基础上实现了0°~360°的相位可调谐。

为探究二维层状过渡金属硫化物的激子效应, 尤其是上转换过程, 以层状 WS2 样品为例开展了研究。利用 532 nm 连续激光和显微拉曼技术, 探究了 WS2 晶体中 X0、X- 激子态物理起源和基本物理性质。利用 633 nm 连续激光, 实现了 WS2 晶体的单光子上转换荧光增强, 证实了其背后的双共振物理机制, 即入射光与 X- 激子态共振, 在光学 声子 A1g、E12g 的辅助下跃迁至高能级 X0 激子态, 最后自发辐射上转换荧光。此外, 进一步对双共振上转换荧光的影响因素进行了分析, 包括曝光时间、温度和激发功率。拟合结果表明适当增加曝光时间、减小环境温度和增加激发功率, WS2 的上转换荧光效率会得到提升。

研究了窄间隔脉冲串同步泵浦条件下，基于KGd（WO₄）₂（KGW）晶体的反斯托克斯光的产生。采用KGW晶体作为拉曼晶体，脉冲串皮秒激光器作为泵浦源，波长为1064 nm，脉冲重复频率为1 kHz。采用平平腔、平凸腔、凹凸腔三种结构分别作为同步拉曼腔，分别研究了三种腔结构下产生反斯托克斯光的阈值。实验证明，同步拉曼腔采用平凸腔、凹凸腔结构时，产生了阈值低于二阶斯托克斯光的反一阶斯托克斯光的低阈值输出和高阶反斯托克斯光输出，其中平凸腔结构下高阶反斯托克斯光的阈值更低。

针对远程泵浦传输系统高功率泵浦光传输受限问题，文章基于随机分布反馈光纤激光器的工作原理，创新性地提出了一种新型远程泵浦传输方案，通过高反射率的光纤布拉格光栅增强泵浦光的受激拉曼效应，输出目的泵浦光功率。对新型远程泵浦传输系统的传输性能进行了测试，测试结果表明，实验数据和理论计算数据一致；与传统远程泵浦传输系统相比，新型远程泵浦传输系统提高了泵浦的入纤光功率，延长了传输系统的传输距离。

硫系玻璃具有较宽的红外透过范围及极高的线性和非线性折射率。综述了基于受激布里渊散射效应的硫系玻璃光器件研究进展,以及硫系光纤和波导器件在布里渊激光器、慢光产生和微波光子滤波器等领域的应用现状,指出了研究中存在的问题,并展望了其发展前景。

针对植物叶绿素荧光(fluorescence)对CO₂反演精度影响重视不足的问题,调研了全球植被荧光分布,模拟分析了荧光对大气CO₂柱平均干空气体积混合比(XCO₂)的影响。模拟计算表明,当忽略荧光的影响时,在极端情况下XCO₂的反演误差可达15×10 ^-6;但是在全物理反演方法中同步反演0.755 μm处的荧光时,可把反演误差校正到0.5×10 ^-6以内。用TCCON (The Total Carbon Column Observing Network)站点Park Falls附近的GOSAT (Greenhouse Gases Observing Satellite)夏季的数据进行反演,发现同步反演荧光可以把误差从6×10 ^-6校正到2×10 ^-6以内。上述实验结果表明,在高精度需求情况下,植物叶绿素荧光是一个不可忽略的因素。

为了研究气溶胶介质多次散射效应对区域内偏振光传输特性的影响，通过CE318太阳分光计实测数据反演得到了区域内气溶胶微物理光学特性参数(光学厚度、粒子复折射率、粒子谱分布)。利用蒙特卡罗矢量辐射传输模型系统分析了粒子复折射率、粒子群有效半径、入射光偏振状态对传输特性的影响。研究结果表明：较小复折射率实部粒子的传输特性对复折射率实部变化敏感性较强；复折射率虚部是影响辐射传输特性的一个重要因素，虚部越大，吸收性越强，传输特性越差；粒子群有效半径越大，光波透射率就越低，反射率则越高；入射光偏振状态对传输特性的影响较小，相比其他类型的偏振光，水平偏振光的反射率和透射率受入射角的影响较大。

由于弹性波传播动力学方程较复杂，若通过材料参数设计控制弹性波的传播路径，难以获得准确的设计结果。通常在对弹性波材料进行设计时，需要根据实际情况(如高频条件)，对动力学方程进行简化或者近似才可以设计出基于弹性波的相应器件。由于这种设计方法的阻抗匹配和介质材料的无损要求难以满足，使得在设计弹性波传播器件过程中出现散射现象，而且往往散射的波形还是频变的信号，因此，在评价弹性波器件设计优劣时，散射现象的大小标志着设计效果的好坏，成为评价设计的手段和工具。但是，散射现象往往仅根据肉眼观察，难以准确地描述，无法给出定量的结果进行说明。为此，本文提出的分数阶Fourier 变换(FRFT)对频变信号具有良好的聚焦特性，可利用频率变化的调频率，定量描述散射效应的大小，给出弹性波传播控制散射效应的一种定量的描述方法，降低散射程度认知的盲目性，为简化材料介质参数的设计提供依据。