实验上观测了贝塞尔光束在饱和非线性介质中的呼吸传输行为,出射光斑的时间演化过程验证了其传播存在呼吸现象。结合怪波形成的线性几何会聚理论和非线性诱导理论,进一步通过实验设计,使具有一定间隔的两束贝塞尔光束以一定夹角入射,当两个贝塞尔呼吸子在出射面碰撞时,可获得一个巨峰,该巨峰的峰值能量为线性情况下的3.1倍。此光斑的高峰值特性和反相位边锋的分布特性与怪波的基本特性吻合。相应的数值模拟结果与实验结果也表现出很好的一致性。研究结果为光怪波的形成提供了一种有效的线性和非线性相结合的设计方法,对海洋怪波的研究有一定的借鉴意义。

微管道是微纳领域最基本的模型之一，其结构简单、均匀，应用广泛。本文提出一种利用飞秒贝塞尔光进行激光直写，结合磁控溅射金属镀层，加工可磁驱动微管道的新方法。利用空间光调制器将飞秒激光调制成飞秒贝塞尔光，通过高数值孔径的物镜聚焦，配合精密三维压电平台的移动，实现了微管道的拉伸加工；通过后续磁控溅射镍处理后，微管道具有超顺磁特性，利用外部磁场可以有效实现驱动。本文详细研究了利用空间光调制器产生的飞秒贝塞尔光的传播和聚焦特性，提出的微管道加工新方法可实现微管道直径、长度、排布的灵活控制，加工效率高；经磁控溅射镍处理的微管道可以利用外部磁场实现在液体环境下沿特定路径的可控驱动，运动灵敏度高，环境适应性强。这种新的微管道加工方法具有灵活、可控、高效的优点，所加工的可驱动微管道在无创手术、靶向药物运输、生物成像与传感、微环境净化等领域具有广阔的应用前景。

分别使用两种不同底角的轴棱锥产生无衍射贝塞尔光束。理论分析了单束贝塞尔光及两束贝塞尔光相干叠加后光场的光强分布,分析了产生的局域空心光束在一个完整周期内的特性。数值模拟了光沿纵向传播时光场的横向光强分布,并给出了相关的实验。对单束贝塞尔光及两束贝塞尔光干涉后的中心光斑的大小进行了测量,测量结果与理论计算结果吻合。

从较直观的概念出发，设计基于轴棱锥带平面耦合输出镜的贝塞尔－高斯谐振腔。应用Fox－Li数值迭代法对谐振腔横向光场模式进行较严格的分析，同时采用数值积分的方法，由输出镜面上光场采样点的数值直接模拟腔外输出光场分布情况。数值模拟结果与理论结果比较表明，该谐振腔的主模式与零阶贝塞尔－高斯光特征相似。针对实际中腔长可能并不严格地与最初设计腔长一致，讨论了腔长变化对谐振腔主模式分布的影响，发现当腔长变化较小时，谐振腔的横向模式特征基本保持不变。利用Nd∶YAG激光器设计贝塞尔－高斯谐振腔进行实验，光束分析仪记录的输出光强横向分布与理论预期基本一致。

提出一种利用衍射轴棱锥产生三维光格的方法。由广义的惠更斯-菲涅耳衍射积分理论出发, 分析准直单色平面光波大角度斜入射轴棱锥形成的光学点阵的特性。数值模拟光束在不同入射角入射轴棱锥情况下, 随轴向距离变化的纵向光强分布以及同一轴向距离处的横向光强分布光斑图。结果指出, 随着入射轴棱锥角度的增大, 在最大无衍射距离内会形成有规则的光学点阵, 这种光学点阵与三维光子晶体的结构相近,实验结果与数值模拟相吻合。