提出一种以新型聚合物Topas作为基底材料的类摩天轮型多孔芯光子晶体光纤。利用时域有限差分法对光纤的双折射率、损耗及色散等特性进行数值模拟。结果表明：该光纤在3~6 THz的工作频段内可提供10^-1数量级的双折射率，在4 THz处达到0.1085的超高双折射率、10^-1 dB/cm的总损耗、10^-16 dB/cm的极低限制损耗和2.4×10^-14 dB/cm的低弯曲损耗；该光纤在3~5.5 THz频率范围内拥有近零色散值，为±0.11 THz^-2·cm^-1。该光纤的良好特性对太赫兹光器件以及偏振传感等领域的发展具有促进作用。

为了获得低熔点、折射率各向异性（Δn）大的快速响应向列相液晶材料,高Δn值的液晶混合体系中需要加入熔点在50 ℃以下、Δn大于0.35的双环类液晶组分, 以使快速响应向列相液晶材料满足室温工作的要求。本文合成了异硫氰基含氟二苯乙炔类液晶化合物; 一方面由于在分子苯环侧位引入F原子, 减小分子间作用力, 使化合物的熔点下降; 另一方面在两个苯环间引入三键、分子末端接入异硫氰基极性基团, 增加了分子的共轭性, 提高了目标化合物的Δn值。获得了熔点分别为31 ℃和50 ℃、Δn为0.39和0.40, 这两种低熔点化合物与目前已具有的毫秒级快速响应向列相液晶化合物混合, 可使其熔点低至10℃以下。

本文合成了4个异硫氰基联苯乙炔类液晶化合物。通过1HNMR、13CNMR、19FNMR、IR和MS谱图鉴定结构正确。用差示扫描热议(DSC)和偏光显微镜(POM)对化合物的相变温度进行了测试，发现所合成目标化合物均呈现向列相，其相变态温度范围在105~137 ℃，其双折射率高于0.47，可作为液晶光栅高双折射率液晶材料的有效组分。

目前,越来越多的液晶应用要求向列相液晶材料具有高双折射率性能。本文合成了5个高双折射率含氟三苯二炔类液晶化合物（Ⅳ）,经过IR,1H NMR,13C NMR谱图鉴定,这些化合物的分子结构完全正确;通过DSC和POM对其液晶相态测试的实验结果表明该类液晶化合物具有较低的熔点和相对较宽的向列相温度范围（达到100℃左右）;对其折光率测试结果表明这些液晶化合物的双折射率(Δn)值在0.47以上,改善液晶光学性能。

设计了一种纤芯区域由中心椭圆缺陷孔和其横排的上下两侧椭圆孔组成的高双折射率光子晶体光纤, 并在其纤芯中心椭圆缺陷孔中填充高折射率液体物质二硫化碳.利用有限元法分析了该光子晶体光纤的双折射率、功率限制因子、模场分布及色散系数特性.研究结果表明: 液芯光纤具有较高的纤芯功率限制因子, 在波长0.6~1.6 μm范围内实现了宽带大负色散系数, 在波长1.55 μm处光纤双折射率达到了6.8×10－2, 即该结构液芯光子晶体光纤同时实现了宽带大负色散和高双折射率特性.通过结构参量容差性分析得到该光纤具有较好的偏振稳定性.

合成了高双折射率、低黏度的含氟联苯乙炔类液晶系列化合物(Ⅵ), 这些化合物经过IR、1H-NMR、13C-NMR、19F-NMR、MS鉴定确定分子结构正确, 其液晶相态经过DSC和POM测定, 并测试分析了它们的折光率和在不同温度下的黏度行为。实验结果表明, 该类液晶化合物的双折射率达到0.32以上;与其他结构相当的炔类化合物相比, 具有较低的低温黏度以及较小的温度依赖性。这些特性有利于降低液晶材料的黏度并提高响应速度。

当前液晶自适应光学系统还不能满足校正大气湍流频率(＞40 Hz)的要求,这主要受限于LCOS器件的响应速度(10～20 ms)和位相调制量超过1λ的系统要求。研制新型快速高双折射率向列相液晶材料是解决这一问题的根本方案。本文从分子结构上探讨了影响液晶粘度和双折射率的一般规律。在此基础之上,设计了两种低粘度、高双折射率的液晶分子。通过使用AM1半经验量子化学算法进行了模拟计算,预测了所设计的液晶材料的Δn和Δε值。模拟结果说明,这两种结构的液晶材料能够很好地满足自适应系统的要求。