为定量分析放大自发辐射(ASE)对调Q激光器性能的影响，在调Q激光速率方程中引入放大自发辐射项，并在合理的近似下求解，给出了激光二极管(LD)端面抽运电光调Q运转的固体激光器反转粒子数的建立过程，分析了放大自发辐射对激光上能级储能效率的影响及考虑放大自发辐射时调Q激光器输出脉冲宽度和脉冲能量随抽运功率的变化关系。结果表明，由于放大自发辐射的存在，上能级储能效率降低，且在一定的抽运功率下，调Q输出脉冲宽度变宽,脉冲能量下降。用LGS(La3Ga5SiO14)晶体作电光调Q元件，在激光二极管抽运的Nd∶YVO4激光器上进行了实验，实验结果与理论分析结果基本吻合。

报道了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)抽运Nd∶YAG晶体、腔内Ⅰ类临界相位匹配LBO和频、连续波输出的全固态589 nm激光器的设计和实验结果。黄激光是由Nd∶YAG晶体的1064 nm和1319 nm谱线腔内和频产生的,其对应能级跃迁分别为4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2。实验采用三镜折叠腔结构，在808 nm的15 W抽运功率下，获得了最高功率为860 mW连续波TEM00的589 nm黄激光输出，光-光转换效率为5.7%，激光输出功率噪声低，光束质量因子M2<1.2，4 h功率稳定度优于±3.4%。实验结果表明采用三镜折叠腔进行腔内和频是获得589 nm黄激光的有效方法，并可以应用到Nd∶YAG晶体的其他谱线或具有多条谱线的其他激光增益介质，获得更多不同波长激光输出。

采用一种新工艺制作了垂直腔面发射激光器(VCSEL)，即用开环分布孔取代以往的环形沟道作为氧化物限制技术的注入窗口。因开环分布孔间形成多个桥，为电注入提供了天然的桥状通道，解决了电极过沟断线问题。这种新结构器件的输出功率约为以往结构器件的1.34倍。在20 ℃～80 ℃范围内，对器件的输出功率、阈值电流及波长漂移性进行了研究。60 ℃时最大输出光功率可达到6 mW。激射波长随温度升高呈线性变化，且向长波方向移动，速率为0.06 nm/℃。由实验结果计算出器件的热阻为1.96 ℃/mW。

根据固体激光器抽运的技术要求，设计了一种具有水冷装置的大功率半导体激光器二维阵列模块，并对半导体激光器热沉和致冷系统的热流进行了分析。在不同占空比下，对该模块进行了测试与分析。该模块的中心波长为810 nm，光谱半峰全宽(FWHM)为2.5 nm，工作电流为110 A(200 μs，10%占空比)，循环水温为15 ℃时输出峰值功率为280 W。结果表明，该封装结构在占空比小于5%时器件工作特性良好，在10%占空比下也可正常工作。利用该模块可以组合成多种几何结构、功率更高的半导体激光器组件。

用单纵模Nd∶YAG二倍频激光(波长532 nm，线宽0.003 cm-1，脉宽(半峰全宽，FWHM)6.5 ns)抽运H2/He气体，观察到很强的后向一阶斯托克斯(BS1)受激拉曼散射。在H2的分压分别为1.0 MPa和1.5 MPa的H2/He(体积比)(3/7)混合气体中，当抽运能量为92 mJ时，后向一阶斯托克斯光的量子转换效率高达69%左右，而在纯H2中后向一阶斯托克斯光的量子转换效率分别只有15%和18%。这是因为加入He增强了后向拉曼散射多普勒线宽的Dicke压窄效应，使后向一阶斯托克斯光的拉曼增益系数与前向一阶斯托克斯(FS1)光的拉曼增益系数的比率提高，而且因为后向一阶斯托克斯光与抽运光在反方向传播，它可以提取大部分抽运光的能量，并且脉冲被压窄到1.1 ns，使后向一阶斯托克斯光峰值功率达到了抽运光的2.6倍。从激光光斑的强度分布可以观察到后向一阶斯托克斯光呈现为抽运光的相位共轭波。

为了进一步开展基于整体毛细管X光半会聚透镜和同步辐射的微区X射线分析，利用整体毛细管X光半会聚透镜和超环面镜的组合会聚了同步辐射。在8 keV能量点，利用超环面镜，将面积为2.3 mm×26 mm,竖直发散度和水平发散度分别近似为0和1.1 mrad的同步辐射光束会聚为面积为0.9 mm×0.3 mm,水平和竖直发散度分别为1.4 mrad和0.1 mrad的束斑，然后利用整体毛细管X光半会聚透镜将束斑会聚成直径为21.4 μm的微焦斑，该整体毛细管X光半会聚透镜对束斑的传输效率为7.9%，该透镜焦距和焦斑处单位面积上的强度(功率密度)增益分别为13.3 mm和59。

基于傅里叶热传导方程，利用积分变换法推导出连续激光和重复频率(RF)激光束辐照圆柱壳体温度分布的三维近似解析解，给出了重复频率激光相对于连续激光的加热效率表达式。在此基础上，数值计算了45#钢壳体在不同重复频率和旋转角速度下的温升，分析了激光参数和材料热特性对加热效率的影响。研究结果表明，重复频率激光加热壳体的加热效率小于连续激光，随着重复频率的增加而增加并逐渐接近连续激光，且主要取决于两个无量纲参数(Da=4ατ/r20,m=fLτ)。对于旋转壳体，环向温度呈周期性振荡分布，其振荡特性取决于激光的重复频率fL和壳体的旋转频率fR的匹配情况，fH=fL/fR越大,振荡的幅度越小，越接近连续激光辐照。研究结果对目标抗激光旋转防护设计具有应用价值。

采用纳米压印、反应离子辅助刻蚀及物理溅射技术制作了周期为150 nm的铝光栅，用分光光度计测量了样品的透过率随入射光偏振方向变化的关系以及在可见、近红外波段TE，TM波的透射光谱。利用严格耦合波理论对光栅的上述性能进行了数值模拟和理论分析。考察了斜入射情况下样品的性能及损耗随入射角的变化关系。理论和实验结果表明，光栅的透过率对入射光的偏振态十分敏感:在近红外范围内(1000～2000 nm)对TE波完全反射，对TM波具有90%的透过率，并且在斜入射时因入射角的增大而轻微加强。此外，还比较了不同金属材料光栅的TM波近红外透射特性，探讨了改善其性能的途径。

对均匀光纤布拉格光栅(FBG)中间一段横向受力特性在仿真的基础上作了理论和实验研究。采用传输矩阵法分析了光纤布拉格光栅中间一段横向受力时的反射谱变化，并且基于传输矩阵法进行了数学推导。当光纤布拉格光栅中间一段受到横向力时，反射谱的反射峰发生分裂，并且分裂点随受力大小的变化呈线性、周期性的移动。给出了线性表达式，分裂点以11.06 N为周期在光纤布拉格光栅的全波带宽内移动，周期内分裂点波长漂移相对于受力的灵敏度约为带宽与周期的比值，周期大小与受力光栅长度无关。给出了详细的理论分析、仿真结果和实验图谱，实验结果与仿真效果一致。

为了使输出波长为430.5 nm的Sr+复合激光能达到实际应用的水平，对Sr+复合激光放电管温度场进行了分析;利用热流耗散泊松方程，给出Sr+复合激光放电管内温度场分布的数学模型，获得了Sr+复合激光放电管气体温度场径向分布的解析表达式，明确了温度分布与输入电功率及缓冲气体热传导系数之间的关系，分析了温度分布与输出功率的关系。指出径向温度分布不均匀是导致输出功率受限的主要原因。其结果与实验一致，对该类激光器的实用化研究提供了富有启发性的理论分析。

综述了用于下一代移动通信的光纤毫米波副载波通信技术(ROF)的研究进展。介绍了系统的基本构想和涉及的关键技术。着重介绍几种毫米波副载波光发射器以及有关光学技术的新进展，包括外调制器方法、射频上转换法、光学外差法、毫米波调制光脉冲发生器等;简要介绍了ROF接收技术、系统技术和有关应用的研究动向。

在我国现有的光纤通信骨干网中，绝大部分速率为2.5 Gb/s。今后如在我国现有的2.5 Gb/s网络系统上进行密集波分复用(DWDM)升级，亦需要考虑偏振模色散(PMD)对系统容量升级的影响。采用十段高双折射光纤级联而成的偏振模色散模拟器模拟实际光纤，从信号中提取基带频率分量作为反馈信号，对2.5 Gb/s系统进行了偏振模色散自动补偿实验，并对反馈前后的系统进行了系统代价的测量和比较。实验结果表明，偏振模色散自动补偿能较大幅度地提高系统的偏振模色散容限值。

对于非均匀孔径光子晶体光纤(PCF)模式截止特性的分析，基于基空间填充模(FSM)的方法不再适用。使用全矢量超格子模型给出了光子晶体光纤模场半径的计算方法，并提出通过分析各模式模场半径的突变现象可以判断模式截止，使用该方法对双孔保偏光子晶体光纤和最内层为小孔的光子晶体光纤模式截止特性作了分析和讨论，结果表明，通过该方法能准确地判断非均匀孔径光子晶体光纤中的模式截止，只要波长扫描的精度足够高就能精确地求解出各个模式的截止波长。

基于瑞利-索末菲衍射积分，使用复解析信号法推导出了啁啾脉冲高斯光束在自由空间中的传输方程及其傅里叶谱，给出了远场的光场和空间光强的解析式，研究了啁啾参数C对脉冲光束传输的影响。结果表明，当啁啾参数C较小时，随啁啾参数增加，其轴上光谱蓝移增加C2倍，其轴上谱线宽度增加(1+C2)1/2倍。随衍射角增大，轴外光谱红移比无啁啾参数时快。脉冲宽度较小时，啁啾参数增大，轴上光强增大，横向光强分布越集中于传输轴附近;脉冲宽度较大时，啁啾参数增大对横向光强的影响减小。啁啾参数的正负号不影响横向光强分布和光谱分布。

基于波前功率谱密度(PSD)的定义，分析了采用功率谱密度方法研究中频波前畸变与焦斑旁瓣关系的可行性。由于任意形状的波前畸变都可以由不同空间频率的正弦函数叠加组成，以正弦函数波前为例进行功率谱密度分析和远场分析。分析表明，当中频波前畸变的幅度满足一定条件时，远场二级以上的衍射非常低，可以忽略不计，此时波前功率谱密度与焦斑旁瓣具有非常好的相似性，并且这种相似性仅与中频波前畸变的幅度有关，与空间频率无关。最后还用数值模拟的方法验证了这个结论对叠加后的结果仍然成立。研究结果可以用于设计满足惯性约束聚变(ICF)驱动器打靶对焦斑旁瓣要求的光学元件中频段波前畸变指标。

应用基于spectralon平面漫反射板和两种基于积分球的辐亮度共三种定标方法，标定了空间紫外遥感光谱辐射计的辐亮度响应度。初步尝试分析了每种方法的相对不确定度，指出漫反射板双向反射分布函数(BRDF)的测量不确定度和平面漫反射板亮度的计算不确定度是这三种定标方法比对中不一致的主要原因。定标数据比对显示，使用这三种定标方法得到的光谱辐射计辐亮度响应度在各自给定的相对不确定度范围以内(约3%)相符合。

像质校正灵敏矩阵是像质校正算法中由像质参数计算像质校正参数的过渡矩阵。矩阵中的元素表征了像质参数随像质校正参数变化的灵敏程度。像质校正灵敏矩阵是投影光刻机像质校正算法中重要的参数集合。提出了一种投影光刻机像质校正灵敏矩阵的原位测量方法，该方法利用人工神经网络(ANN)对像质参数和像质校正参数之间的依赖关系进行建模，通过网络自学习能力优化网络的连接权值使其逐渐逼近像质校正灵敏矩阵的数值，从而实现像质校正灵敏矩阵的测量。实验结果表明该方法可以高精度、有效地获得投影光刻机像质校正灵敏矩阵。

研究了基于莫尔条纹的三维轮廓测量技术的光学成像原理。以余弦光栅作为投影光栅和参考光栅，对投影型莫尔法从物理光学的角度进行了理论分析。采用菲涅耳衍射公式和傅里叶变换得出了输出面上的光场的理想计算公式。在计算机上采用描点法模拟出变形光栅的光强分布，该光强分布为余弦函数，与实验图片的结果一致，还得出了最终变形光栅像的光强分布。与从几何光学的角度分析结果相比，物理意义更明确。利用上述结果推导出了莫尔条纹的光强分布函数，同时也推出了高度和相位的关系。该结果为基于莫尔条纹的三维轮廓测量技术提供了理论基础。

相位差放大技术(PDA)是干涉测量领域里一种提高相位分辨率和测量精度的手段。将数字全息与相位差放大技术相结合，提出了一种利用傅里叶变换原理实现数字相位差放大(DPDA)的方法，并应用于弱相位检测。与传统的光学相位差放大方法相比，数字法相位差放大对实验装置要求较低，并且具有易于抑制噪声、载波因子可调等优点。数值模拟和实验分析的结果也表明，该方法可以实现100倍以上的低噪声相位差放大，使干涉仪分辨弱相位细节的能力有显著提高。

使用莫尔层析方法测量温度场。设计了一种旋转莫尔偏折仪，该装置可以获取180°范围内的莫尔条纹图。采用傅里叶变换相位展开技术处理莫尔条纹，提取轴向任意截面的投影信息，使用一种新的莫尔层析迭代算法重建温度分布，该迭代算法与已有的代数重建算法不同，它由莫尔偏折基本公式和网格重建技术推导得出，直接使用光线偏折角进行迭代，可以直接实现对非完全投影数据的层析重建。实验中使用8个方向的莫尔条纹图对双峰结构温度场进行重建，得到了截面的温度分布，峰值的重建误差低于5%。测量结果证明这是一种准确、适用性广的层析重建方法。

提出了一种基于多分辨率动态轮廓线的物体表面积测量方法。该方法使用光电式图像瞄准系统采集被测物体的目标图像并构造该图像的高斯金字塔，并采用了多分辨率动态轮廓线且使其由初始位置向目标轮廓边缘收敛;根据基于B样条封闭曲线面积与形心公式，准确计算出图像的目标面积与形心;再利用形心自标定技术、图像目标形心以及双频激光器测量出像素的尺寸当量，从而准确测量出真实物体的表面积。实验表明,在动态轮廓线控制点数目为20时，其单次测量误差达到了±0.2%。与单分辨率动态轮廓线面积测量方法相比，该方法具有鲁棒性强，平均值误差、单次测量误差及重复性误差小等优点。将该方法应用于基于红外与可见光图像融合的运动目标跟踪过程的实验表明,它不仅具有很好的跟踪准确性，而且能够跟踪快速运动的目标。

随着光刻特征尺寸的不断减小，尤其是随着分辨力增强技术的使用，像质参数的原位检测已成为先进的投影光刻机中不可或缺的功能。然而现有的每种技术均只能检测有限的几种像质参数。提出了一种新的基于像传感器的光刻机多成像质量参数原位检测(MIQM)技术。该技术通过对原有的测量模型进行修正和扩展，从而在精确测量低阶成像质量参数的同时能高精度地测量高阶成像质量参数。此外，该技术是基于空间像测量的像质参数原位检测技术，从而具有速度快、稳定性好等优点。通过该技术的低阶像质参数测量精度与原有技术相近，而高阶像质参数测量重复精度优于1 nm。实验结果表明该技术能一次完成步进扫描投影光刻机的多个像质参数的精确测量，从而简化了光刻机像质检测过程，大量节约了测量时间，有效避免了像质参数之间的互相影响。

采用螺旋波等离子体辅助溅射技术制备了自然掺杂及N-Al共掺杂ZnO薄膜，对两种不同类型掺杂薄膜的低温光致发光(PL)特性进行了研究。实验结果表明，二者均呈现出了较强的与受主能级相关的发光特征，自然掺杂薄膜的光致发光谱在404.0 nm处出现了由于锌空位产生的近带边发光，N-Al共掺杂薄膜的光致发光谱在383.0 nm处出现了N作为受主的施主-受主对(DAP)跃迁发光。两种薄膜的发光特性比较分析表明，N-Al共掺杂技术能够有效提高N的固溶度，N受主能级密度增加使薄膜表现出较强的施主-受主对跃迁发光，表明该技术为实现p型ZnO薄膜制备的有效方法。

对多层介质膜光栅以及介质膜反射镜的激光损伤阈值进行了系统的研究。测试方法采用国际测试标准。测试结果表明，介质光栅的损伤阈值远低于未刻蚀的多层介质膜。对样品损伤形貌的扫描电镜照片分析发现，相比于未刻蚀的多层介质膜，介质膜光栅的初始损伤主要发生在光栅槽形的侧壁，且损伤主要是由驻波场的空间分布引起的本征吸收、制备过程中引入的杂质污染以及刻蚀过程中HfO2的化学计量机失衡引起的。

利用乳液聚合方法制备了粒径约为262 nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球。通过控制溶剂蒸发温度和液体表面下降的速度，用垂直沉积法较快速地制备出了在较大范围呈现很好有序性的密排结构聚苯乙烯胶体光子晶体，其在626 nm波长处存在光子带隙。在扫描电子显微镜(SEM)下，观察到该胶体光子晶体是面心立方(fcc)密排结构。实验结果表明，对于粒径为262 nm的聚苯乙烯微球，在温度为55 ℃，质量分数为0.3%的情况下，当液体表面下降的速度约为每天3 mm时，可以得到高质量的胶体光子晶体。这种高质量的胶体光子晶体可以为利用模板技术制备具有完全带隙的有序孔结构提供较理想的模板。

分别以尿素、甘氨酸及二者一定比例混合体作为有机燃料，采用低温燃烧法快速合成了宽频谱红外上转换发光材料CaS∶Eu, Sm，反应时间为2～3 min，产物为红色疏松多孔的超细粉末。研究了燃料种类、燃料用量对于燃烧反应现象、燃烧产生的气体量及终产物表观状态的影响;研究了辅助氧化剂用量对于燃烧反应的影响。X射线衍射(XRD)物相分析表明样品为面心立方CaS晶格结构。光谱分析表明样品在800～1600 nm之间具有宽频谱红外响应效应，上转换发光峰值波长位于655 nm，对应于Eu2+离子的4f65d→4f7(8S7/2)跃迁。

Ho3+∶ZnWO4是一种潜在的优良激光晶体，对其光谱性能的研究具有一定价值。采用引上法生长出光学质量的Ho3+∶ZnWO4单晶，测定了晶体的吸收光谱和发射光谱，利用乍得-奥菲而特(Judd-Ofelt)理论计算出Ho3+离子在ZnWO4晶体中的强度参数Ω2=3.757×10-20 cm2，Ω4=2.089×10-20 cm2，Ω6=4.659×10-20 cm2。由此得到5I7→5I8跃迁的辐射寿命和发射截面积分别为17.08 ms，0.667×10-18 cm2;四能级跃迁系统5S2→5I7的发射截面积为1.200×10-18 cm2，荧光分支比为0.3525。从而提出5I7→5I8，5S2→5I7可作为产生激光的跃迁通道进行激光实验。

随着电子产品逐渐向微型化、多功能化和高密化的方向发展，传统的厚膜技术由于存在着大量的局限性，越来越不能满足这种快速发展的需求，因此，采用激光微细熔覆柔性直接制造技术在Al2O3基板上制备了高精度、高质量的厚膜电阻。然而，由于激光和物质的相互作用是一个急热急冷的过程，与传统的烧结工艺对厚膜电阻的作用不同，造成最终电阻的组织性能不同，因此，着重研究了激光加工工艺和后续烧结工艺对厚膜电阻的组织性能的影响，并对这种影响的主要机理进行了分析。结果表明，激光微细熔覆柔性直接制造的厚膜电阻比采用后续烧结工艺制备的电阻性能可靠、稳定，而且工艺简单灵活，效率高，不需要后续烧结过程，节省了能源，降低了成本。