设计并实现了一种高功率、高光场均匀性的蓝紫光半导体激光器。采用光纤耦合技术, 将28只输出功率为350mW的半导体激光器的输出激光, 通过非球面透镜分别耦合进纤芯直径为400μm、数值孔径为0.22的光纤中, 光纤经捆绑合束进行功率扩展后输出功率达8.1W。利用Zemax软件设计了复眼透镜组对激光光场进行整形匀化, 仿真结果表明, 光场均匀度从匀化前的48%提高到匀化后的86%, 实验测量光场均匀度达到84.4%。为高精度3D打印技术提供了一种理想光源。

弱光探测器在医学及空间测探等方面都有着极其重要的用途，硅光电倍增管(SiPM)作为弱光探测器有着优异的性能。所研制的体电阻淬灭SiPM，具有良好的单光子探测性能。提高了体电阻淬灭SiPM 在蓝紫光区(360~420 nm)的探测效率，提出了一种深槽隔离结构的SiPM 探测器，通过模拟优化了器件结构，并取得了初步实验结果。

自由运行的半导体激光器通常为多纵模光谱输出，谱线宽度较大，不能满足拉曼散射等对光源线宽有要求的应用。为得到稳定输出的窄线宽激光，通过使用反射式全息光栅，有效地窄化了405 nm 波段激光二极管的谱线宽度。使用高分辨率单色仪检测了Littrow 布局下光栅外腔半导体激光器的输出光谱，并通过输出功率和光谱特性研究了光栅外腔半导体激光器的阈值和调谐特性。实验发现，通过使用2400 l/mm 和3600 l/mm 刻线密度的反射式全息光栅，激光二极管的阈值电流由30.0 mA 分别下降到19.7 mA 和21.3 mA，谱线宽度也从自由运行时的1 nm 左右下降到0.03 nm 以内，在标称的工作电流范围内得到了窄线宽激光输出，并且分别实现了5.45 nm 和5.33 nm 宽度的波长调谐。这一结果有利于推动蓝紫光激光二极管的光谱应用。

利用闪耀光栅作为外腔光反馈元件，研究Littrow结构的蓝紫光外腔半导体激光器。通过引入闪耀光栅，在光栅面和半导体激光器后端面之间构成耦合外腔，改善了中心波长位于405.5 nm的边发射半导体激光二极管的性能。研究结果表明，在引入外腔反馈后，半导体激光二极管的阈值电流降低了27%，说明外腔与内腔之间具有较高的耦合效率；改变反馈元件光栅的转角，实现了激射波长的宽带连续调谐，调谐范围可达7 nm。

通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备，在c-Al2O3衬底上生长本征和 Cu掺杂ZnO(ZnO∶Cu)薄膜。X射线衍射(XRD)谱观察到未掺杂的ZnO和ZnO∶Cu样品都呈现出较好的c轴择优取向生长。X射线光电子能谱(XPS)表明Cu已掺入到ZnO薄膜中。利用光致发光(PL)测试对本征ZnO和ZnO∶Cu进行室温和低温PL测试，在ZnO∶Cu样品的低温PL谱中观察到一个强度很强、范围很广的蓝紫光发射峰(Blue-violet发射峰，BV发射峰)，范围在2.8~3.3 eV之间，又进一步通过变温PL测试发现随着温度的升高，BV发射峰峰位发生红移，且80 K时BV发射峰高能边出现自由电子向受主能级(eA0)的跃迁发光，并计算了Cu受主离化能。

激光熔覆熔凝过程监测是激光熔覆层质量控制的方法之一。采用基模激光，以类似预置粉末的方式，在一定的工艺条件下对45#钢样件表面激光熔覆Ni60，并采用光电管传感器对此实验条件下熔覆再熔凝过程中产生的等离子体特征信号之一光信号进行检测，并分析了激光功率、扫描速度与等离子体蓝紫光信号强度的关系以及蓝紫光信号强度与熔覆层质量的关系。实验结果表明，在此实验条件下光强信号随激光功率增大而增大，但幅度不大。在激光功率未达到某特定值时，激光功率不变，扫描速度增加光强减小；当激光功率达到或超过此值后，激光功率一定时光强信号随着扫描速度的增加而增大；当光强信号处于1.7~2.5 μW/cm2间且波动幅度较小时熔覆层质量好。分析表明当激光功率突破阈值后，扫描速度增加熔深变浅，用于材料气化的能量增加，因此蓝紫光强度增大。

为了揭示熔覆时产生的蓝紫光信号与熔覆表面质量的关系, 采用UV-420对熔覆产生的蓝紫光信号强度进行实时检测, 取得了不同扫描速率与激光功率条件下, 蓝紫光信号的强度值。经实验研究与理论分析可得, 蓝紫光强度相对稳定在1.7μW/cm2~2.5μW/cm2时, 熔覆表面质量相对比较好; 同时证明了熔覆时的等离子体主要来源于熔覆粉末的气化击穿。结果表明, 蓝紫光信号强度的大小, 在一定程度上能够反映熔覆表面质量的好坏, 且能够为熔覆的闭环反馈控制提供具有参考价值的相关参量。

对于微小尺寸的N型宽禁带立方氮化硼(CBN)半导体晶体, 在施加恒稳电场的情况下, 观察到电致发光现象。 通过置CBN单晶样品于光栅单色仪抛物面反射镜焦点的方法, 对于CBN的蓝紫光辐射获得了测试系统的最大入射光通量和理想的信噪比。 在350～450 nm波长范围内, CBN加上4.7×106 V?cm-1恒稳电场条件下, 测量出立方氮化硼的蓝紫光发射光谱。同时, 结合基于第一性原理的GGA方法计算出的立方氮化硼能带结构和电子态密度, 以及测量得到的非线性j-E关系和电击穿特性, 讨论了发光机理。 提出了在雪崩击穿前的缺陷偶极子极化和击穿后, 产生大量的激发态电子, 电子在Γ能谷和X能谷间迁移的发光机制。Cubic Boron Nitride Crystal

报道了新型金属络合物非线性光学材料ZCTC(硫氰酸锌镉)晶体的光学性质。测量了ZCTC晶体的折射率,计算了其相位匹配角度。进行了半导体激光(LD)室温下直接倍频实验。当808nm基频GaAlAs半导体激光功率为473mW时,获得了390μW、404nm紫光输出。实验表明ZCTC晶体是一种优良的半导体激光倍频紫外非线性光学材料。

报道了用新型络合物非线性光学材料硫氰酸汞镉(CMTC)晶体实现激光二极管室温下直接倍频,产生蓝紫光激光输出。基频光功率为1.98 W,波长为808 nm,用长度为4 mm的CMTC晶体,获得404 nm波长的倍频光功率为11.8 mW,SHG非线性转换效率为0.60%。