利用单光束光镊分别对水溶液及磁性液体中的SiO2小球进行光操纵和光学组装.实验结果表明：在相同激光功率作用下, SiO2小球在水溶液中只能组装成二维结构;而在磁性液体中, 小球的组装从二维组装过渡到三维组装.利用流体力学斯托克斯定律, 实验测量SiO2小球在不同溶液中所受切向梯度力的径向分布情况.利用扫描电镜表征SiO2小球在磁性液体中组装形成的三维结构发现, 有大量的磁性纳米颗粒包覆在SiO2小球的表面, 磁性纳米颗粒包覆层的形成提高了SiO2小球在光力作用下自组装的效率、有序性和稳定性.

提出一种使用磁性液体的新型光纤Sagnac磁场传感器。磁性液体具有磁致可变双折射效应和二向色性，在外加磁场作用下，液体中的磁性纳米粒子沿磁场方向结链规则排列，形成各向异性。将其制成液体薄膜，放入具有一段保偏光纤的Sagnac环中，使光纤Saganc干涉仪的正弦形状干涉光谱可随外磁场变化。光纤中传输光垂直经过磁性液体薄膜，在外加磁场与磁性液体薄膜平面平行时，传输光产生双折射现象，干涉光谱的峰值波长随着外加磁场的变化而变化。传感器灵敏度与磁性液体薄膜厚度有关，对于60 μm的磁性液体薄膜，灵敏度为16.7 pm/Oe(1 Oe≈79.578 A/m)，分辨率为0.60 Oe。而在外加磁场与磁性液体平面垂直时，干涉光谱的峰值波长几乎不随外加磁场的变化而变化。

为研究煤油基Fe3O4磁性液体在磁场作用下的双折射效应和二向色性特性，根据振荡磁偶极子模型进行了理论分析和模拟计算，并设计了用于测试磁性液体光学特性的实验平台，测量了不同体积密度下的光学特性。通过理论分析和模拟计算发现，不同方向偏振光的折射系数和消光系数随磁场的变化相反，平行偏振光的折射系数和消光系数随外加磁场的增大而降低，而垂直偏振光的折射系数和消光系数随外加磁场的增大而增大；折射系数和消光系数与磁性液体的体积密度成正比；玻璃磁性液体界面的透射率随磁场的变化很小。实验平台下的归一化输出光强的模拟计算结果和实验结果一致，从而为磁性液体在光开关、磁场和电流测量等方面的应用提供了理论和实验依据。

设计了一套用于研究磁性液体的场诱导静态和动态光衍射特性的实验装置.通过在样品的后方放置一个适当孔径的光阑,实现了定量研究其衍射特性的目的.采用沿衍射方向移动光阑的方法定量地研究了衍射光的空间分布.设计了一个指数衰减函数用来拟合动态衍射实验的数据,获得动态衍射的特征时间.以两种不同浓度的表面包覆型水基氧化铁磁性液体样品为例,定量地实验研究了其场诱导光衍射特性与外磁场强度和样品浓度的关系.结果表明,磁性液体的场诱导结构对光的静态和动态衍射与外磁场的强度和磁性液体的浓度有关.其静态衍射与外磁场强度呈非单调的关系; 其动态衍射的特征时间与外磁场的强度成反比,与磁性液体的浓度成正比.对实验中观察到的场诱导静态和动态衍射特性的物理机理进行了详细的分析.

理论分析和数值模拟计算了不同温度和不同体积密度下磁性液体的折射系数和消光系数, 以及浸没在磁性液体中光纤端面处的反射率, 得到了体积密度和外加磁场强度对磁性液体的折射系数和消光系数的作用比较大, 而温度对折射系数和消光系数的影响不大。实验制作了光纤端面浸没在磁性液体中的传感元件, 设计了测量光路系统, 得到了反射率随外加磁场强度变化的情况, 与理论分析结果相吻合。由理论和实验可知, 磁性液体的消光系数不仅跟体积密度和温度有关, 还与外加磁场强度有关, 对光纤端面处的反射率有一定的影响。

用两块玻璃夹持一层几个μm厚的磁性液体薄膜。将这一磁性液体薄膜垂直放置于由亥姆霍兹线圈建立的均匀磁场中。在迈克尔孙干涉仪上用对比测量法测量在不同外加磁场强度作用下磁性液体薄膜的折射率。实验发现, 磁性液体薄膜的折射率随外加磁场强度的变化而变化。结合实验研究, 提出了外加磁场改变了磁性液体颗粒链的大小, 改变了磁性颗粒链的大小和入射光波波长的比值, 从而改变了磁性液体的折射率的设想。初步建立起了磁性液体薄膜的折射率和外加磁场强度之间的关联式。为磁场测量、光学阀门等新型磁光器件的开发提供了新的技术。

研究了由非磁性聚苯乙烯颗粒弥散于煤油基Fe_3O_4磁性液体中制备而成的磁性液体复合体.该复合体双折射效应和线二向色性随外磁场变化.在相同的磁场条件下,复合体的双折射效应较纯磁性液体有减弱而二向色性较后者有所增强.文中采用一简化模型对结果给出了解释.