量子点作为一种理想的发光材料，一直以来引起了科学家和工业界的广泛关注，推动了生物成像、照明、显示等领域的发展。随着生态环境保护的意识逐渐增强，磷化铟量子点（InP QDs）作为镉基量子点的最好替代者之一，受到了广泛的关注：一方面，InP QDs具有与镉基量子点相媲美的发光和光电性质；另一方面，其发光光谱范围可覆盖整个可见光区，且合成工艺与镉基量子点共通。然而，因为InP QDs与传统镉基量子点相比，在元素价态、核壳晶格匹配性、反应动力学过程等方面具有特殊性，其合成化学的发展还不成熟，限制了其光电应用的研究进程。本文结合量子点显示的发展现状和未来需求，针对InP QDs体系进行了综述，通过分析其研究现状，分析其发展问题和挑战，并对其进行了展望，期望为量子点及其电致发光器件的进一步探索研究提供一些启示和帮助，推动无镉、低毒、高色纯度量子点体系的发展。

为了实现高纯度脉冲柱矢量光的输出，提出并搭建基于对称双模耦合器的波长可切换的被动锁模柱矢量全光纤激光器。根据光纤传输原理得到基模向高阶模转换的折射率匹配直径，运用模式耦合模理论及光束传播法模拟分析了对称双模耦合器的结构参数对模式选择及耦合特性的影响，采用熔融拉锥法并免去传统的模式选择耦合器制作上的预拉锥工艺制作了对称双模耦合器，通过搭建一套被动锁模柱矢量全光纤激光器实现了中心波长1 039 nm和1 068 nm可切换、脉冲时间间隔为113.8 ns、重频为8.78 MHz、脉宽660 ps/656 ps、最大输出平均功率为5.25 mW/5.2 mW、模式纯度大于97%的柱矢量光输出。实验验证了对称双模耦合器的可行性，为后续高纯度柱矢量光的获得提供一种可行的方案。

为了实现Ka波段回旋行波管高纯度TE₀₁模式输入，通过在输出口添加滤波结构，对二级功分TE₀₁输入耦合器进行改进，改进后杂散模式传输效率由平均7%下降至2%。该结构主体为一个级联的两级Y型功分网络，能高效地实现矩形波导TE₁₀模式到圆波导TE₀₁模式的转换。在基于传输线理论对功分网络的传输性能理论分析的基础上，借助三维电磁仿真软件进行多次优化迭代，最终得到了一个在31 GHz附近模式转换效率大于99%的宽带TE₀₁输入耦合器, 该输入耦合器具有5 GHz的−0.1 dB插入损耗带宽，同时有效频带内的平均模式转换效率高达98.6%，模式纯度在99%以上并且回波损耗小于−15 dB。采用矢量网络分析仪对该器件进行了背靠背冷测实验，结果表明，其带内衰减约为0.5 dB，与仿真计算结果偏差较小，符合工程实际需求。

成功实现高转换效率的140 GHz TE_22，6准光模式变换器原型设计。基于周期微扰原理设计Denisov辐射器，实现低边缘绕射的初级出射波束。针对三镜面光路系统，采用全矢物理光学积分作为主要计算手段，围绕主极化场分量进行三级相位修正面迭代优化，实现高出射高斯纯度的模式场转换，其中一级镜的修正有效改善了辐射器出射的不理想性。基于全矢数值仿真确认，相比原二次曲面原型设计，相位修正后的变换器系统的出射高斯纯度从92.7%提高到99.6%，结合98.8%以上的功率传递效率，实现了性能优越的高阶回旋管准光模式变换器原型设计。

为了使有机发光显示技术满足国际电信联盟为超高清电视所制定的色域标准（BT 2020），高色纯度有机发光器件（OLED）的研究与开发具有重要意义。本文分别从窄带发光OLED材料和微腔OLED器件两方面介绍高色纯度有机发光器件的重要研究进展。首先，分析了分子的振动耦合对有机发光材料色纯度的影响，并针对荧光、磷光和热激活延迟荧光（TADF）3种材料，分别讨论了目前改善有机发光色纯度的方法，总结了最新的材料设计策略与研究结果。然后，介绍了微腔效应的原理，分析其对有机发光器件光谱的修饰与窄化作用，并介绍了利用微腔效应实现高色纯度发光的器件结构设计与优化方案。最后，讨论了高色纯度OLED器件在显示领域的未来前景与挑战。

本文提出了采用连续镜面变形反射镜的本征模法构建了完备正交基，通过需要调控的涡旋光场信息，来求解变形反射镜各个驱动器的电压。调控生成了拓扑荷数绝对值在5以内的整数阶、分数阶、多分数阶和叠加态的螺旋波前，实现了对涡旋光束的动态调控。生成结果与理想螺旋波前结果基本一致。显示了连续镜面变形反射镜拟合螺旋波前的能力，得到了较好的结果。该方法在高功率涡旋激光的动态调控上具有很好的应用前景。

K荧光辐射装置可填补国内超大型测量面积核辐射探测器计量检定需求, 该装置具通量高、 能量点多、 单色性好、 有成本低、 即开即用等优势。 其原理是X射线光机发射出的X射线轰击辐射体材料产生多种特征X射线即荧光射线, 在荧光射线出射路径上加入次级过滤器吸收掉多余的射线以提高荧光纯度, 辐射体以及次级过滤器的材料厚度值与荧光产额、 纯度直接相关。 通过MC(Monte Carlo)程序计算荧光装置各项指标参数结果, 指导后期试验装置的建立和研究, MCNP5(Monte Carlo N Particle Transport Code)软件模拟Cs₂SO₄辐射体数据表明: 荧光装置具有良好的屏蔽和准直的效果, 荧光以辐射体中心垂直面呈对称逐渐减小分布; 荧光产额随着辐射体厚度的增加逐渐增大, 但存在相对饱和厚度值, 即辐射体达到一定厚度值以后, 荧光产额不再随辐射体厚度的增加而增大, 而是趋于饱和状态; 为获取单一能量荧光辐射场, 在荧光出射束方向增加次级过滤器TeO₂材料, 其吸收L, K_β射线会远远大于K_α射线, 以达到消除L, K_β射线保留K_α射线目的, 形成单能的参考辐射场; 在距离辐射体中心30 cm处, 通过多组数据表明, 次级过滤厚度为0.035 cm时, 荧光纯度94.521%为最大且荧光产额最高; 荧光纯度随着次级过滤器材料的厚度增加呈现先增加后逐渐减小的趋势; 使用LEHGe探测器实际测量获取K荧光辐射装置能谱数据, 通过ROOT程序对测量能谱数据处理和分析, 拟合出K_α1和K_α2能量点的峰位道址误差小于0.005%, 测量分析出其能量值与理论值偏差分别为0.19%, 0.23%, 测量结果与实际理论能量值相符。 测量结果可验证MCNP5程序计算出的次级过滤器材料具有良好吸收效果且实现了单能荧光参考辐射场。