分别改变饱和吸收体在激光腔内的位置及抽运光的束腰在激光晶体中的位置，实现了对激光二极管(LD)抽运Nd:YVO4/KTP腔内倍频Cr4+:YAG被动调Q绿光的脉宽控制。在抽运功率1.52 W的条件下，脉冲宽度可以控制在388～616 ns之间，同时获得了激光脉冲的重复频率、单脉冲能量及峰值功率的变化范围分别为4.4～26.3 kHz，0.52～4.19 μJ和1.0～7.2 W。考虑腔内光子数密度的高斯空间分布以及抽运光的空间分布，给出了描述调Q激光器工作原理的耦合速率方程组，其数值解与实验结果相符。

为了有效降低偶氮苯聚合物薄膜全光开关信号的本底，提高全光开关信号的调制深度，利用线偏振光合成圆偏振光的原理，设计了一种新的线-圆双偏振态光束抽运光路。实验用532 nm光作为抽运光，632.8 nm的He-Ne激光作为探测光。532 nm的光先分为功率相等但偏振正交、相位差为π/2奇数倍的两束线偏振光，然后再合成一束抽运光。通过调制其中的一束来实现线偏振与圆偏振抽运光之间的转换，从而实现样品光致双折射的产生与擦除。以掺杂分散红1(DR1)的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜(PMMA)为样品进行实验。结果表明，用此光路，样品全光开关信号的调制深度达到92%，远远高于传统的单一线偏振光束抽运光路的实验结果。

应用中频感应提拉法生长了新型的Nd3+:(La,Sr)(Al,Ta)O3(Nd3+:LSAT)晶体。运用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)测定Nd3+离子在Nd3+:LSAT晶体中的分凝系数为0.587。X射线粉末衍射(XRPD)测试结果表明Nd3+:LSAT晶体与LSAT晶体同构。研究了不同退火条件对晶体光谱性能的影响。分析了Nd3+:LSAT晶体的光谱性能，Nd3+:LSAT晶体的荧光寿命为290 μs。比较了Nd3+:LSAT和Nd3+:YAG，Nd3+:YVO4等晶体的光谱参数。结果表明Nd3+:LSAT是一种适合激光二极管(LD)抽运的、有前景的激光增益介质。

薄膜中总会存在一些杂质或者缺陷，杂质和缺陷密度的有限性导致了薄膜破坏的概率性。提出了不同尺寸杂质和缺陷分布的分形特征，分析了薄膜破坏概率与辐照激光功率密度的关系，计算结果与实验结果吻合得很好。得到了一种确定薄膜中最具危害性杂质的热学特性及分布密度的方法。同时提出了杂质的敏感尺寸范围(SSR)的概念，由此得到材料激光损伤阈值的新的确定表达式，该表达式反映的损伤阈值与激光脉宽的关系更加符合实验结果。

膜层稳定性对于激光器能否长期稳定使用极为重要。多孔SiO2减反膜经热处理后，结构中还存在许多Si-OH亲水基团，透过率稳定性受环境相对湿度的影响较大。向膜层中掺入有机硅，添加疏水基团，提高了膜层的疏水性，增强了膜层的透过率稳定性。膜层中加了Si-CH3疏水基团，膜层的疏水性大大提高;当Si-CH3与二氧化硅悬胶体中的Si的摩尔比为1/5.7时，即Si-CH3质量分数为0.35%时的二氧化硅膜层，其减反效果好，疏水性也高，从而大幅度提高了膜层的透过率稳定性，延长了膜层的寿命，对二氧化硅膜层具有高激光损伤阈值的性能没有影响。

利用拉曼光谱研究了45#钢激光淬火层的抗氧化性能和碳在淬火层内的状态，同时研究了镍基合金激光熔覆层内碳的结构形态转变和抗氧化性能。研究结果表明，45#钢中的碳主要表现为纳米非晶石墨和类金刚石结构，激光淬火可以明显提高45#钢表面的抗氧化性能并使碳颗粒细化。随着测试激光功率的增大，激光淬火层表面和次表面的拉曼光谱保持不变，而激光淬火层内部和基体的拉曼光谱发生非常明显的变化，出现了很强的α-Fe2O3的拉曼信号。这表明45#钢激光淬火层的表面具有非常优异的高温抗氧化性能。发现在激光熔覆Ni02合金层与基体的接合部非晶碳可以转化为金刚石结构。熔池底部高的温度梯度和快速凝固过程中在界面处产生巨大的瞬间压力，可能是在该区域内非晶碳直接转化为金刚石的主要原因。

研究了在三维激光切割过程中，激光束姿态(“切割倾角”和“切割方向”)对切割质量的影响。结果表明,当激光束偏离重力方向达45°时，保证切割质量合格的工艺参量范围将发生变化:三维上坡切割的范围略大于二维切割，而三维下坡切割的范围则明显小于二维切割。指出了在三维切割中，应尽量采用上坡切割方式，在必须采用下坡切割方式的时候应控制其最高切割速度小于二维切割的速度。

能动磨盘加工(CCAL)与数控加工(CCOS)是大型非球面主镜加工有别于经典加工的两种新型加工工艺，针对这两种主镜加工工具，建立了各自的加工去除函数模型，从理论上分析了两者的加工特性，并在直径1300 mm非球面主镜加工实验的基础上，根据主镜面形ZYGO干涉仪和哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)传感仪的检测数据，利用功率谱密度(PSD)和相位梯度进一步探讨了这两种加工工艺对主镜面形中高频差的影响,提出了将能动磨盘加工与数控加工相结合的主镜加工工艺方法。

在集成声光可调谐滤波器(AOTF)工作时，由于环境温度变化以及自身声表面波吸收使器件的温度发生变化，导致滤出波的中心波长发生漂移。在理论分析的基础上，对声光可调谐滤波器的温度特性进行了实验研究，并在此基础上提出一种新的解决方案:用动态控制射频信号来实现声光可调谐滤波器的稳频输出，并用该方案实现了中心波长的漂移控制在0.08 nm以内，满足了波分复用(WDM)通信系统的应用要求。

利用低功率飞秒激光振荡器进行材料表面加工的研究并将其应用于微光学元件的加工制作领域;对飞秒激光倍频光以及飞秒激光与光刻胶材料相互作用进行了实验;以光刻胶作为牺牲层进行表面加工获得了各种玻璃光栅及光掩模板;利用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对实验结果进行检测，得到微米量级的特征线宽;所得光栅的光学性能通过He-Ne激光器进行检测，实验结果与理论值一致。该研究为微光学元件的加工制作提供了新的方法。

以嗜碱芽胞杆菌(alkaliphilic bacillus )BC-A36为出发菌株，通过紫外线,N-甲基-N′-硝基-亚硝基胍(亚硝基胍NTG)和激光复合诱变处理，选育出一株高产碱性淀粉酶的突变株JG-57，在摇瓶发酵培养基上35～37 ℃培养45 h，测得酶活力稳定在867 u/mL左右,为出发菌株酶活力的2.1倍。该突变株产酶温度在25～43 ℃，最适温度37 ℃，产酶pH值7～12,最适pH值9。该酶较稳定的pH值适宜范围为9.5～10。传代实验证明，该突变株遗传性能稳定。说明激光辐照是碱性淀粉酶菌株有效的选育方法。该突变株产生的碱性淀粉酶可适用于淀粉的液化、洗涤及纺织工业等。

提出了一种新的制备光栅的方法，利用800 nm的飞秒激光扫描蒸镀在石英玻璃衬底表面的金薄膜，通过烧蚀金薄膜在衬底表面形成衍射光栅。用波长为532 nm的激光照射光栅，测量其一级衍射效率，测得的衍射效率最高为6.98%。通过改变激光扫描速度、激光功率、光栅周期等实验参数研究其对制备的光栅的一级衍射效率的影响，结果表明，降低激光扫描速度，减小光栅周期，或增加激光功率都能提高制备光栅的一级衍射效率。

在对光谱相位相干直接电场重构法(SPIDER)硬件和软件进行深入研究的基础上，建立了光谱相位相干直接电场重构法测量系统。测量装置中，利用厚度为50 μm的非线性晶体(BBO)来保证测量装置的带宽，并对分束镜进行改进，使之引入色散减小。自行开发了一套基于Labveiw软件的光谱相位相干直接电场重构法测量系统，并能够用于实时测量。其中在还原算法中以脉冲对倍频干涉条纹中的ω τ作为线性快变项，并只对具有干涉条纹部分的频率范围进行还原相位，大大提高了光谱相位相干直接电场重构法测量的精度。用此系统测量了钛宝石激光振荡器的输出脉冲特性，并与干涉自相关比较，证实了测量的准确性。

利用一束激光产生等离子体通道，进而使点火激光能顺利到达高密度区是快点火理论中实现点火的一个重要过程。提出了一种利用神光Ⅱ的二路装置产生通道的设计。该设计将其中一路长脉冲激光(350 ps，1.053 μm)辐照靶箔产生等离子体，用另一路短脉冲激光(1 ps，1.053 μm)在上述预等离子体中打通道，并将后者的一部分激光经分离和四倍频(0.263 μm)后作探针光，采用Normaski型偏振干涉系统对通道等离子体电子密度分布进行干涉诊断测量的实验研究设计。

提出了一种用于针尖扫描原子力显微镜(AFM)的光点跟踪设计方案，结构简单，容易实现。设计方案对扫描器的负载能力要求不高，而且能使原子力显微镜实现较大范围的针尖扫描。实验结果表明，采用此光点跟踪设计方案的针尖扫描原子力显微镜能实现最大100 μm×100 μm范围的扫描，z方向上的误差最大1 nm，能很好地满足大样品扫描的需要。

在二次谐波转换中，基频光和倍频光的群速失配是限制转换带宽的主要因素。利用折返点匹配的宽带谐波转换技术能同时实现基频光和倍频光的相位匹配和群速匹配，理论计算表明在折返点匹配的情况下，倍频转换带宽将显著增加。分别利用厚度10 mm，氘含量12%的KD*P晶体和厚度12 mm的KDP晶体对中心波长为1053 nm，谱宽为31 nm，能量为620 μJ的基频光进行折返点匹配二倍频和传统二倍频的对比实验，前者取得了22 nm的转换带宽，远大于后者7 nm的转换带宽。实验结果证实了理论计算的正确性，显示了折返点匹配宽带谐波转换技术的优越性。相应地，前者转换效率为25%，大于后者20%的转换效率，导致倍频转换效率较低的主要因素是入射基频光的光束质量和光谱质量较差。

针对方形波导激光器的反射耦合问题提出了一种采用柱面反射镜的新型耦合方式。应用衍射理论详细推导了柱面反射镜和球面反射镜对方形波导激光器的耦合效率。通过数值计算分别得到采用球面反射镜时，EH11模和EH21模的耦合效率对反射镜曲率半径R的关系曲线，以及采用柱面反射镜时EH11模，EH21模和EH12模的耦合效率曲线。通过对比，得到波导口到反射镜距离d较小的时候，柱面反射镜对EH11模具有与球面反射镜接近的耦合效率。同时相对球面反射镜，柱面反射镜对EH21模和EH12模具有更强的抑制作用。在d较大时，相对球面反射镜柱面反射镜对EH21模的抑制作用将会变得更强，而对EH12模的抑制作用将会减弱。

提出利用表面既有浮雕，体内又有折射率调制的一种新型衍射光栅来实现光束分束功能。针对波长为850 nm正负一级和零级等衍射效率的光束分束器,优化设计了面型为正弦形、三角形、矩形的浮雕光栅以及体积相位全息光栅和复合调制型光栅共五种光栅。同时数值模拟了该光栅结构在实验制作过程中对各光栅参量误差的不敏感程度，该光栅在实验制作上优于其他类型光栅。

提出了一种激光诱导液相腐蚀新方法——次序选择腐蚀法。次序选择腐蚀是指在激光化学液相腐蚀中，腐蚀溶剂不是混合后同时作用于基片，而是按照溶剂的性能，分先后对基片进行腐蚀。实质上是采用微处理(表面处理)再进行混合液相激光辅助下的腐蚀。理论分析和实验结果都表明，与国内外研究普遍采用的混合溶剂腐蚀法相比，次序选择腐蚀可以有效地提高腐蚀表面的均匀性;因先采用H2O2对基片进行化学腐蚀处理，大大缩短了激光化学腐蚀的时间;利用溶剂分开，降低了激光化学腐蚀对混合溶剂精确配比的要求，使激光化学腐蚀控制和分析更加简单。这种方法可以克服常规方法的诸多弊端，提高腐蚀性能，在特殊结构光电器件和光电集成中具有广泛的应用前景。

利用800 nm抽运和400 nm探针技术，测量了CaF2和MgO的时间分辨反射率，研究了材料的电子激发和弛豫超快动力学过程。采用耦合动力学模型，探讨了飞秒激光对透明介质材料的激发，以及材料的激发对抽运激光在材料中的传输、分布和反射特性的影响。根据这个理论模型计算了时间分辨反射率的演化，计算结果和实验结果相吻合。研究表明，多光子电离(MPI)和碰撞电离(II)在介质材料的导带电子激发中起着重要的作用。

光子晶体光纤(PCF)，又称为多孔光纤(HF)或微结构光纤(MF)，是一种单一介质，并由波长量级的空气孔构成微结构包层的新型光纤。光子晶体光纤呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性，从1996年世界上制造出第一根光子晶体光纤以来，它便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点。介绍了光子晶体光纤的制作工艺、工作原理、基本特性、目前的研究重点和进展情况，重点评述了光子晶体光纤非线性光学方面的研究及其潜在的应用。

对激光二极管(LD)抽运固体激光器中大功率线阵激光二极管三向对称侧面抽运的漫反射腔结构进行了研究。激光器使用Nd:YAG作为激光晶体，电光器件材料为KDP晶体，漫反射体为陶瓷材料。实验表明，抽运光的利用率和均匀性有较大提高。在重复频率为10 Hz下，实现了脉冲宽度8 ns，最大平均功率为近2 W的1064 nm红外激光输出，激光器的效率有显著提高。

介绍了一种利用锥形光纤探头测量液体参量的新方法，并且对不同探测条件下的灵敏度作出了比较。在标准的纤芯-包层-涂敷层传感光纤的光线泄漏区，液体通过压力管口被喷射到光纤上作为涂敷层。液滴由压力管口自动喷射出来，通过改变气体压力以及液体密度、黏度、表面张力等物理参量，就可以控制液滴的直径、折射率等参量。在光线泄漏区，传感光纤包层模式功率随着液体参量的改变而改变，从而锥形光纤探头探测到的输出功率也随之改变。实验以橄榄油、甘油、松节油为测量对象，解决了油类液体参量测量难度大的问题，测量灵敏度可以达到折射率每变化0.01，功率改变2～4 dB。该方法与以往所做的对沿光纤传播的包层模式功率的损失特性的简单分析对比，测量结果与理论曲线十分相符。

为了制作平面变线密度光栅，满足线密度变化的要求，采用两个点光源和辅助透镜对基底曝光。编写了第一代和第二代光路的计算程序，计算出拍摄光路的几何位置参量，依据实际情况选择光路。提出了在线检测波前的方法，将辅助的标准光栅放在基底的位置上，入射光被标准光栅衍射，衍射光在光栅表面的干涉条纹反映了入射光的波前分布。采用数码相机和辅助镜拍摄干涉条纹，编写条纹分析程序，根据条纹调节元件的位置，直到入射波前满足要求后，对涂有光刻胶的基底曝光，制作出了原型的变线密度光栅。波前检测方法也可以用于其他全息光栅的制作中。

将空气劈尖产生的等厚干涉与CCD图像处理技术相结合，提出了一种测量连续空间直线度误差的新方法。此方法利用待测工件的直线度误差改变空气劈尖顶角，并用一元线性回归方法对CCD的像元序号与所接收到的干涉条纹光强极值序号之间线性关系进行拟合，进而确定出空气劈尖顶角大小。由导出的直线度误差与空气劈尖顶角之间的关系，用最小包容区域法对工件的直线度误差进行了评定，评定结果为8.11±0.62 μm。测量结果表明，新的测量方法是可行的，而且测量系统具有精度高、应用范围广的特点，也可应用到锥角、圆度误差等其他几何量的精密测量中。

用基于两个相同直角棱镜构成的气室，以不同的灵敏度分时测量气室的输出光强度，来测定大气消光系数，再根据科施米德(Koschmieder)定律计算大气能见度。测试结果表明，用基于直角棱镜的气室测量的数值与直接透射法所测的数值具有很好的相关性，相关系数为0.98;直角棱镜底面的轻度污脏对测量的影响可不考虑，该方法抵抗环境污染影响的能力较强，提高了长期可靠性。气室输出光束被聚焦后，用光纤束接收并传输到光电探测器，有效抑制了旁轴光束的干扰，光纤分布的不均匀性产生的附加误差小于2.0%。将暴露大气中的光学元件加热，控制了结露现象产生的影响。

提出了一种检测光刻机投影物镜密集线焦深(DOF)的新技术。该技术将具有精细结构的测量标记曝光在硅片上，硅片显影后，由光学对准系统获取曝光在硅片上的测量标记图形的对准位置信息，根据对准位置信息计算得到视场中各点的焦深。与传统的FEM焦深测试技术相比，该技术具有测量精度高、速度快、成本低、操作简单等优点，在光刻工艺参数优化及光刻设备性能评价等方面有很好的应用前景。

报道了采用KTP晶体和LiIO3晶体实现4～5 μm可调谐激光输出的光参量振荡器(OPO)至差频产生器(DFG)的全固化结构和相应的实验结果。其中光参量振荡器的抽运源为倍频Nd:YAG激光，差频产生器的抽运源分别是上述光参量振荡器激光和Nd:YAG基频激光经KTP倍频晶体后剩余的1.064 μm激光。实验中Nd:YAG基频脉冲激光脉宽12 ns,单脉冲能量300 mJ。观察到最大倍频效率达到66.7%，KTP参量量子转换效率达到50%，差频量子转换效率为1.5%，在4.45 μm得到了单脉冲100 μJ的激光输出。差频光的调谐范围为4.1～4.5 μm，发散角为垂直方向12 mrad,水平方向4 mrad。

为了提高热透镜法的测量精度，对表面热透镜法进行了测量技术分析，根据菲涅耳衍射定律和材料的热膨胀特性，建立了共光路表面热透镜测量的理论模型。利用该模型，分析了抽运光的能量大小，抽运光束和探测光束相对光斑大小，两光束相对偏移，测量时刻选择以及定标样品的选择等因素对测量现象和结果的影响。通过分析得到测量系统的一组最佳参量配置。分析表明，在设计测量系统时，应考虑定标样品的吸收特性。定标样品的选择原则是:在光热信号与吸收率的关系中，它与被测样品应处于同一个线性变化范围。

利用基质辅助激光解吸电离(MALDI)技术，在自行研制的气溶胶飞行时间质谱仪(ATOFMS)上实时探测单个生物气溶胶粒子的粒径和化学成分。采用双束激光空气动力学方法进行气溶胶粒子粒径的测量，并用266 nm的Nd:YAG激光器对粒子进行激光解吸电离。以2,5-二羟基苯甲酸(DHB)和芥子酸为基质，对多肽生物样品进行了实验研究。质谱峰中质子化的分析物阳离子是在气相时，和基质通过质子转移反应形成的;而分析物碱金属加和物阳离子是在气相离子分子反应中，通过气相阳离子转移反应形成的。气溶胶粒子的检测效率为0.01%左右，命中率为10%左右。实验结果表明，该仪器可以满足大气中气溶胶单粒子的实时在线检测。