微腔孤子光频梳在相干光通信、光学频率合成、激光雷达、微波光子学和量子光学等领域有着广阔的应用前景，高效棱镜耦合是晶体微腔孤子光频梳集成应用及系统封装的必然技术途径。文章研制开发了一种耦合效率和有载Q值分别达到71.56%和1.8×109的氟化镁微腔-棱镜耦合系统，并且基于该高效棱镜耦合系统实现了氟化镁微腔孤子光频梳和15.99 GHz低相噪微波信号产生，拍频信号相位噪声水平约为-117 dBc/Hz@10 kHz，极大推动了低相噪微型光电振荡器的实际应用发展。

集成化和低相噪是微波信号源发展的必然趋势和实用化基础，高相干微腔孤子光频梳拍频为新型的集成低相噪微波信号产生提供了有效技术途径。基于高品质氟化镁晶体微盘腔实现了孤子锁模光频梳的稳定生成与相干拍频，最终得到频率为15.38 GHz的低相噪微波信号，其相位噪声水平达到-120 dBc/Hz@10 kHz ，表现出小型化和低相噪的应用优势，有望成为未来集成化高性能微波信号源发展的重要技术支撑。

超高品质回音壁晶体微腔在非线性光学、相干光通信以及微波光子学等领域具有广阔的应用前景。改善表面粗糙度以降低散射损耗是提升氟化镁晶体微盘腔品质因子的有效途径。基于超精密机械加工法制备出亚纳米表面粗糙度的超光滑氟化镁晶体微盘腔，通过将锥形光纤耦合与腔内衰荡法相结合，测得氟化镁晶体微盘腔在1550 nm波段的品质因子Q值达到1.2×10⁹，这有助于推动我国超高品质回音壁晶体微腔领域的研究发展。

围绕氟化镁共形整流罩的热障效应展开分析，模拟了真实飞行状态，建立了整流罩气动加热及其内部传热过程的有限元分析模型，计算不同飞行速度下整流罩的气动热载荷及平均温度；再根据红外探测基本原理，分析各个温度下整流罩的热辐射及其对探测系统成像质量的影响，计算探测器达到饱和状态时整流罩的临界温度，即研究热障效应产生机制；最后用成像试验对分析结果加以验证。分析结果表明，对于该红外成像探测系统，氟化镁共形整流罩的临界温度约为460 K，即在Ma=3的末制导阶段及Ma=4的情形下，热障效应显著，若想进一步加快红外成像制导**的飞行速度，必须对热障效应加以抑制和校正。各项结论对认识热障效应机理及其校正方法有一定借鉴意义。

分子激光冷却是实验上产生冷分子的最重要进展之一。要找到适合做激光冷却实验的候选分子，就需要了解这些分子的结构参数和光谱数据，这些参数是选择分子的重要依据。详细计算了分子的X 态和A 态振动能级跃迁的Franck-Condon 因子以及转动超精细能级结构，考虑到分子的核自旋、激发态寿命、跃迁能级波长、暗态等参数，提出了一种新的适合进行激光冷却的候选分子（氟化镁），选择适当的能级跃迁来构建一个准闭合的能级系统。这些参数为光谱数据的实验测量提供了理论依据，为进一步的激光冷却实验奠定了基础。

ArF光刻机偏振照明系统中需要采用偏振器件（沃拉斯顿棱镜），根据传统技术选用在193 nm波长透明材料设计沃拉斯顿棱镜，其分束角较小，或者分束角大时棱镜较长。为了解决这些实际问题，利用折射定律分析推导了由正晶体构成沃拉斯顿棱镜的分束角公式，还分析推导了由两种正晶体构成沃拉斯顿棱镜的分束角公式。经过分析比较，由两种正晶体构成沃拉斯顿棱镜的分束角比由单一正晶体构成沃拉斯顿棱镜有较大的提高。设计了一种用于193 nm波长的分束角达到约10°的偏振分光沃拉斯顿棱镜，另外还设计了一种用于193 nm波长的仅仅输出一束线偏振光的沃拉斯顿棱镜。这两种棱镜采用两种正晶体制作，棱镜长度适中，有利于偏振照明系统装置整体的紧凑化。

以甲醇镁与氢氟酸为原料，用溶胶凝胶法，在惰性气氛和常温常压条件下制备了稳定的MgF2溶胶。利用透射电子显微镜观察溶胶颗粒的形貌与尺寸，结果显示溶胶颗粒是由10 nm左右的晶粒聚集而成。X射线衍射分析表明，凝胶粉末和薄膜为典型四方晶相结构的MgF2，晶粒尺寸为8.9 nm。通过提拉法在精密加工的氟磷酸盐玻璃基底上制备MgF2减反射薄膜。采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌，膜层表面较平整，其均方根粗糙度最低为1.6 nm。薄膜的紫外可见光谱测试表明膜层对氟磷酸盐玻璃基底具有较好光学减反效果，在351 nm波长处透射率最高可增加6.49%，大大提高了氟磷酸盐玻璃的透射率。使用351 nm脉冲（脉宽8 ns）激光测试薄膜的激光损伤阈值，薄膜和基底的损伤阈值都高于35 J·cm-2。

为了减小空间紫外遥感仪器(SURSI)光谱响应度定标不确定度，实现SURSI在轨的高精度探测，对SURSI定标环境进行了深入的分析研究。利用光学薄膜的电磁场理论数值计算出铝+氟化镁膜在250~400 nm波段，真空和大气两种环境下的反射率值并进行比对。通过构建SURSI真空/大气响应度比对测试研究系统，对SURSI整机光谱响应度在两种环境下的差异进行了实验研究，在250~400 nm波段，平均偏差可达3.8%。理论分析及实验结果表明：受仪器内部光学元件铝+氟化镁膜光学性质的影响，SURSI光谱响应度在真空和大气不同环境下存在明显差异，且偏差值具有波长相关性，直接说明SURSI辐射定标在真空环境下完成的必要性。

基于不同介质材料的AOTF(声光可调谐滤波器)具有不同的性质及应用场合。目前应用于紫外、可见光和红外波段的AOTF主要以α -SiO2、TeO2和TAS(Tl3AsSe3)为介质。为了得到性能更优的AOTF，人们一直在探寻新型双折射晶体材料来代替α -SiO2和TAS。文章汇总并讨论了近年来人们针对基于TeO2、KDP(KH2PO4)、MgF2和Hg2Cl2等材料的AOTF的研究工作，结果显示，上述材料具有更多的优点，但同时也有一些不足之处，因此人们需要根据不同的应用场合选择不同的材料。