在超短脉冲抽运光作用下,利用双光子激发研究了多晶金刚石非线性吸收和非线性折射的动力学演化过程。在非线性吸收动力学实验中，观察到了金刚石样品中被激发载流子的两个不同的复合过程，时间尺度分别在百皮秒量级和纳秒量级，精确得到了不同抽运光能量作用时两个过程各自的时间常数。在非线性折射动力学实验中，观察到了金刚石样品中由非简并双光子吸收过程所引起的正的非线性折射率变化，得到了样品的三阶非线性系数。

为了实现生物组织及相位光栅等透明相位物体的快速定量相位测量与成像, 基于共轴干涉及相衬干涉原理, 构建了一套相位物体定量相位快速测量与成像系统。分析了定量成像原理, 设计了相应的相位提取及恢复算法。通过拍摄单幅或两幅相衬图, 实现了相位光栅、水滴等小相位变化的相位样品的定量相位测量与成像。设计了相应的分区差分相位解包裹算法, 实现了相位值超过π的微透镜的定量相位测量与成像。结果表明, 通过该系统测量所得到的全息相位光栅的相位分布以及不同超声驱动电压下弱超声驻波光栅的相位振幅变化关系与其它方法所得的测量结果基本一致; 微透镜的实验测量厚度值与理论计算值相比, 绝对误差约为0.03μm。本系统具有一定的可行性和适应性, 在生物细胞和组织等透明相位物体的快速测量与成像方面有潜在的应用意义。

为实现对相位物体的无损检测和成像，克服数字同轴全息相位物体成像技术在消除零级像和孪生像的干扰时存在的系列问题，提出一种基于Stokes参量的新的数字同轴全息技术。该方法区别于传统的利用干涉光场来记录原始像项的数字全息方法，通过测量物参光合成光束的Stokes参量来分别得到这两束光的振幅和相位差，从而准确、唯一地获得原始像项；再利用数字再现即可重构物光的振幅和相位信息。实验中对弱吸收的相位样品进行了测量，得到样品清晰的振幅和相位分布。结果表明，采用该方法对相位物体进行数字全息再现，可以克服传统同轴全息图中零级像和共轭像对相位物体信息的严重干扰，对于提取相位物体的振幅和相位信息是可行和有效的。

利用较高能量的X射线对聚苯乙烯（PS）微球进行离焦相衬成像，球壁内密度变化较大的微小气泡的边缘衬度得到有效增强，从而在灰度变化较平滑的微球整体图像中凸显出来，分析了衬度来源及相关因素。实验采用微焦斑的X射线管及CCD作为光源及探测器，图像分辨力约为2 μm，在能量为20～30 keV时，实现了PS微球缺陷快速检测，为微球制备工艺的改善和提高提供了快速有效的监测手段。

4f相位相干成像技术是测量三阶光学非线性的一种新方法。在4f 相位相干成像系统中的相位光阑一直都是用具有一致相位延迟的相位物体, 这种相位光阑只能产生单一的相衬信号。应用正负相位物体可以提高4f相位相干成像系统测量灵敏度。为了使含正负相位物体的4f 相位相干成像系统的灵敏度进一步得到提高, 理论分析了正负相位物体的半径和相移的大小对4f相位相干成像系统灵敏度的影响。结果表明系统的灵敏度随着相位物体半径与小孔半径的比值的减小而增大。当相位物体的大小一定时, 在相移为0.43π的地方系统的灵敏度达到最大值。

针对典型预放大数字显微全息光路中存在的二次位相误差,设计了基于全息图放大的数字全息显微光路.首先用光束照射透明显微物体,然后与平行参考光干涉,形成全息图,最后经显微镜获得放大的全息图.这种光路从系统上直接消除了主要由球面波引起的位相畸变,有利于处理的数字化及实时化.以位相光栅(30 lp/mm,槽深约0.3μm)作为实验样本,对此光路进行了分析研究,并分别用菲涅耳近似法和卷积法再现单幅全息图,同时获取了物体的强度信息和三维位相信息,位相深度为0.27μm.实验结果表明,本文设计的光路对二次位相产生的离焦误差有明显的抑制作用.

作为量子信息领域分支的鬼成像,由于物体的像将出现在不包含物体的光路上的特点,使得这一领域的研究引人入胜。一度认为,只有基于纠缠态双光子的纠缠光源,才能实现鬼成像;但近年来的研究表明,经典热光场也能实现这一过程。从经典统计光学入手,建立了热光场的数值模型,模拟符合热光特性的光场变化、光场传播、以及物体透射函数对热光场的调制,进而从光强度起伏的关联函数中,分别重现振幅型物体和纯相位型物体的傅里叶变换图像;通过与真实实验结果的对比,表明基于统计光学原理的该数值模型所预测的实验结果,与真实的实验结果完全一致。

提出了一种新的投影云纹偏转法用于实时显示和定量测量位相物体的全场密度和温度.讨论了实验原理和实验方法,给出了测量实例,这种技术装置简单,测试面积大,成本低.具有实用价值.