采用高温熔融-自发结晶法成功获得一种新型混合金属硫化物Ba7AgGa5S15。该化合物结晶于非中心对称的P31c空间群(No.159), 晶胞参数为a=0.964 53(10) nm, c=1.805 9(4) nm, Z=2。其结构是由［Ga4S10］T2超四面体与［AgS4］四面体共顶点连结形成的含有18元环孔道的三维网状框架, 孤立的［Ga(2)S4］四面体填充在孔道中, Ba2+填充在该三维框架结构的空隙当中。第一性原理计算研究了该化合物的电子结构、态密度、双折射率、二阶非线性光学系数, 以及倍频密度。结果表明, 该化合物具有大的光学带隙(3.76 eV), 其带隙主要由S 3p, Ba 5d和Ga 4s轨道决定; 其d33方向上的倍频系数约为AgGaS2的0.4倍, 主要倍频贡献来源于［AgS4］和［GaS4］四面体。该研究表明在Ag-Ga-S体系中引入Ba2+, 形成的Ba7AgGa5S15表现出比AgGaS2更宽的带隙, 有利于产生高的激光损伤阈值(LDT)。

硫属化合物由于高的非线性光学系数和宽的红外透过范围, 广泛应用于**和民用红外领域。其中类金刚石材料具有内在的非中心对称结构, 能够满足作为非线性光学材料的先决条件, 而且I2-II-IV-VI4化学式类型(I=Li, Ag, Cu; II =Zn, Cd, Hg, Mg, Co, Fe; IV=Si, Ge, Sn; VI=S, Se)成为目前研究的重要体系之一。调研发现已知的78个具有非中心对称结构的I2-II-IV-VI4 类金刚石型硫属化合物, 全部结晶于以下7个不同的空间群Pmn21, Pna21, Pn, I4-, I4-2m, Cmc21, F222。本文系统概述了不同空间群下的类金刚石材料的结构特点和非线性光学性能, 为未来设计性能优异的红外非线性光学晶体提供理论指导。

中红外非线性光学晶体通过典型的变频技术可高效输出中红外激光, 是中红外激光器的重要部件, 在**和民用领域有着广泛的应用。目前有实际应用前景的中红外非线性光学材料大多是由四面体基元构成结构框架的四配位硫属化合物。本文回顾了21种代表性四配位硫属化合物的晶体结构、光学性能, 以及理论计算结果, 分析总结了四配位硫属中红外非线性光学晶体的晶体结构与光学性能之间的关系, 这对探索性能优异的新型中红外非线性光学晶体具有重要指导意义。

以二硫化钼(MoS2)为代表的二维过渡金属硫属化合物(TMDs)具有随厚度/层数变化的光学和电学性质，并且展示出独特的激子效应和较高的光学量子产率，在光电子器件中具有很好的应用前景。近年来，基于TMDs材料的光学性质和光电子器件的研究进展迅速，如通过电场、化学掺杂、缺陷等方式实现了对其光致发光(PL)的调控，并极大地提高了PL发射量子产率；基于TMDs边带异质结和垂直异质结的LEDs被广泛研究并获得了较高的光发射效率；以TMDs作为增益介质，并将其与微盘、光子晶体空腔等耦合实现了低阈值激光发射。从TMDs的结构和光学性质出发，总结了TMDs材料PL的调控手段及效果，并介绍TMDs中激光发射的研究进展，最后对基于TMDs的激光发展进行了展望。

为了制备As2S8波导,提出一种兼顾导波和光子作用的复合波导结构,叙述了B270-As2S8复合平面光波导的制备工艺。实验制备了复合平面光波导,采用双棱镜耦合的方法激励复合平面波导的导模,实现导模在波导中的传输,并且在复合平面波导上实现光阻断效应。结果表明该复合平面波导具有良好的传输特性,可应用于制备光开关等波导器件,具有一定的应用潜力。

实验研究了掺锡As2S8条波导的光阻断效应,提出一种新型的基于掺锡As2S8波导的全光逻辑门方案,并试制了掺锡As2S8条波导全光逻辑门,实验结果显示该逻辑门具有良好的波形特性,表明该材料适合做全光逻辑门,具有一定的应用潜力。