实验研究了铯蒸气中受激简并四波混频(DFWM)产生的一对共轭光束的增益谱。结果表明,在简并二能级跃迁系统中,只有当基态的角动量大于或等于激发态的角动量时,才能发生基于受激DFWM的光放大效应。在考虑原子的所有塞曼子能态后,定性理论分析表明,该过程是在稳定的基态塞曼相干且初始塞曼子能级上有大量原子布居的前提下,基于多个N型跃迁环路实现的。并进一步分析了泵浦功率、原子数密度和单光子失谐等实验参量对DFWM信号增益的影响。此外,研究发现,额外引入一束波长为852 nm的抽运光,可显著提高DFWM的放大效率。

理论计算了带有极化子效应的ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率.在有效质量近似下, 采用无限深势阱模型, 导出了带有极化子效应的柱型量子点的三阶非线性光学极化率的解析表达式, 解三维薛定谔方程得到电子的本征能量和波函数.分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe核壳结构量子点简并四波混频的三阶极化率的影响.结果表明, 当量子点尺寸一定时, 带有极化子效应的χ(3)DFWM比没有极化子时的三阶极化率提高了近3个数量级, 并且电子-LO声子的影响比电子-IO声子的影响大得多; 当固定核壳量子点的阱宽而内外半径发生变化时, χ(3)DFWM的峰值随之变化, 而且极化子效应影响的大小也随之发生变化.

考虑用质谱法进行同位素分析存在分辨率有限、检出限高、样品预处理过程复杂等缺陷, 提出了采用简并四波混频(DFWM)光谱技术来测量和分析同位素。选择氯化物中的Rb、Cs和K的同位素作为测试样品, 用石墨炉原子化器将化合物原子化为原子蒸汽。通过对Rb、Cs和K的同位素进行分析发现: DFWM 光谱技术的分辨率很高, 能够清楚地分辨3种元素的同位素以及超精细能级跃迁; 对RbCl样品中的Rb同位素的丰度比值进行了测量, 得到的丰度比值为(2.649±0.002), 精度优于传统质谱法的测量结果。此外, DFWM光谱技术测量Rb, Cs和K同位素的检出限分别为 5.4 fg/mL, 0.63 pg/mL和0.09 fg/mL。实验结果表明, 相对于质谱法, DFWM光谱技术的测量精度更高, 检出限更低, 在同位素分析中具有明显的优势。

对光纤中简并四波混频(DFWM)耦合波方程进行数值求解，通过分析发现: 泵浦光功率的增大会导致泵浦光与反斯托克斯光之间能量交换周期减小。阐述了优化光纤中DFWM实现全光信号幅度整形的机理。在此基础上设计了一个优化的全光信号幅度整形系统，并进行了系统仿真，结果表明: 通过再生系统后，信号的消光比从9.46 dB提升到30.40 dB，品质因子从15.95提升到了180.40。

盐卤是铷(Rb)的主要资源之一， 针对盐卤中Rb的分析存在基体效应的问题， 研究了石墨炉中盐卤氯化物(NaCl， CaCl2， KCl和MgCl2)的基体效应对Rb的前向简并四波混频(Forward phase-matching degenerate four-wave mixing， FDFWM)信号的影响特性。 通过研究FDFWM信号随Rb浓度、 盐卤氯化物浓度的变化特性， 发现FDFWM信号随着Rb样品浓度的增大， 先增大后减少， 在80 ng·mL-1时， 达到最大； 在Rb的浓度较低时， 盐卤氯化物对FDFWM信号存在明显抑制作用； 在Rb浓度较高时， 盐卤氯化物对信号先增强后抑制， 当其浓度约为Rb浓度的10倍时， 信号达到最大。 根据石墨炉中Cl离子的气相干扰和Rb原子的电离两方面对实验结果进行了很好的解释。 本研究结果对使用FDFWM方法在盐卤中提取和分析Rb有重要的意义。

以二茂铁甲醇为原料，经Wittig反应后与2,6-(双胺基)-苯并［1,2-d-4,5-d′］双三唑-4，8(2H，6H)-二酮缩合，合成了一个D-π-A-π-D结构的二茂铁席夫碱类金属有机三阶非线性光学材料。化合物结构经1H NMR，MS表征确认。测定了该化合物的紫外可见吸收光谱，用简并四波混频（DFWM）检测了其三阶非线性参数，检测波长为800 nm；脉冲宽度为80 fs。该化合物的三阶非线性极化率χ(3)值为3.67×10-13 esu(静电单位)，分子二阶超极化率γ值为3.49×10-31 esu，表明该化合物具有良好的三阶非线性光学性能，优于现有的二茂铁类金属有机材料。探讨了分子结构对三阶非线性光学性能的影响，长共轭链、强电子离域能可提高分子三阶非线性光学性能。

提出了将简并四波混频激光光谱分析技术用于物质超精细结构检测，使用量子光学理论计算的新方法测量同位素含量。即由实验现象确定出自激振荡频率后， 在三阶极化率的基础上，通过量子光学梯形三能级系统的计算，得到了简并四波混频双光子共振吸收下，三阶极化率与原子数密度的关系。

文章研究了Rb原子气室中泵浦光偏振对简并四波混频信号的影响。实验中，一束泵浦光和探针光沿相同方向传播进入Rb原子气室中，另一泵浦光沿反方向传播进入。通过改变泵浦光的偏振，观察四波混频信号的变化。实验结果表明：当两束泵浦光的偏振平行时，四波混频信号较强；当两束泵浦光的偏振相互垂直时，四波混频信号消失。理论分析表明泵浦光干涉导致的原子布居数差光栅是简并四波混频信号产生的原因。

建立了当两输入光偏振方向不平行时半导体光放大器(SOA)中近简并四波混频(FWM)效应的宽带理论模型; 以基于SOA的近简并FWM型波长转换器为例, 通过数值模拟, 对两输入光偏振方向不平行时, 输入信号光、输入抽运光、两输入光之间的波长失谐量和偏振夹角对近简并FWM效应及波长转换特性的影响进行了理论研究。结果表明,对于输入信号光和抽运光来说存在着最佳功率值; 增大输入信号光波长失谐量, 转换效率随之下降; 随着两输入光偏振夹角的增大, 转换特性变差, 同时输出光的偏振角随两输入光偏振夹角的增大而增大。

在碘蒸气中研究了染料激光稳定性对简并四波混频(DFWM)信噪比的影响。 实验中采用多模Nd∶YAG激光器倍频的输出泵浦染料激光器(染料PM580溶于酒精)。 在具有前向补偿分光系统和图像探测系统的帮助下, 在常温常压条件下测得泵浦光在波长为554.013 nm时达到饱和光强为290 μJ。 同时发现染料激光器的光稳定性(输出波长范围, 光束质量和能量转换效率等)随使用时间, 泵浦激光脉冲次数和能量的增加而逐渐减弱。 另外通过对比发现在染料激光器输出不稳定时, 光源单色性和指向性等指标的变化导致在同一泵浦强度不同时刻获得的DFWM信号强度相差很大, 且DFWM信号信噪比低。 染料激光器光源稳定性对DFWM信号影响的研究结果对物质的痕迹量探测以及无荧光物质光谱定标等方面的应用具有重要意义。