太赫兹波具有载频高、带宽大、频谱信息丰富等特点, 其在高速通信、分子检测和生物医学成像等领域的潜力已得到广泛关注。太赫兹调制器是太赫兹检测系统中的关键器件, 但是当前已报道的调制器都不能同时具备高效、高速、低插入损耗等特点。因此, 提出并设计了一种基于 GaAs 肖特基二极管结合表面等离子体栅阵结构的电控太赫兹调制器。该器件将谐振腔和金属栅阵的电场增强效应相互叠加, 大幅提升了器件的调制性能, 实现了 0.4～1.4 THz 范围内多频点调制, 最高调制深度约为 80%, 插入损耗低于 10 dB，调制速度大于 100 kHz。

针对激光熔覆修复技术中轴类零件的熔覆变形问题，对自行设计的一组简化阶梯轴进行了熔覆试验，通过对不同熔覆路径下阶梯轴不同测量位置圆跳动的测量与分析，得出变形最小的最优熔覆路径。并用ANSYS有限元分析对试验结果的正确性进行了验证。

基于角谱衍射理论，利用Johnson 传递系统数值模拟非高斯粗糙面，研究了拉盖尔-高斯涡旋光束通过随机非高斯粗糙表面的场分布特性。在分析了非高斯粗糙面方向自相关长度、峰度、偏斜以及均方根粗糙度对涡旋光束场分布影响的基础上，研究了涡旋光束通过随机粗糙表面后光束光强分布变化时的均方根粗糙度取值范围，并通过实验，将实验数据与仿真结果进行了对比分析。结果表明：当非高斯粗糙面方向相关长度为20 mm，偏斜为0.001，峰度为6，均方根粗糙度大于0.12 mm 时，拉盖尔-高斯光束透过随机表面的光强分布不再保持空心分布，对应的相位奇点消失。

针尖增强拉曼光谱(Tip-Enhanced Raman Spectroscopy,TERS)的增强机制中物理和化学效应的影响是一个非常重要的研究课题。通过采用基于原子力显微镜平台的针尖增强拉曼光谱系统,深入研究了金纳米光栅表面苯硫酚的针尖增强拉曼效应。通过与相同样品在表面增强拉曼光谱系统中不同模式的增强因子对比,发现在TERS中物理效应和化学效应对其拉曼信号的增强均有贡献,同时TERS技术会带来更大的化学增强效应,尽管在针尖加载的过程中并未改变苯硫酚与金光栅基底之间的化学环境。这种现象可以归因于苯硫酚分子在垂直金属表面方向上的各向异性及其与针尖表面电荷和外加光电场之间相互作用的影响。本文的研究促进人们对TERS机理的理解,为进一步完善TERS增强理论奠定基础。

基于光通信系统对于全光调制和全光开关等的需求, 从理论上和实验上研究了拉曼增益对回音壁模式光学微腔系统共振模式的全光调制。理论分析表明, 拉曼增益能够补偿回音壁模式光学微腔系统的损耗, 进而改变微腔系统的耦合机制, 在不对微腔系统做任何机械性移动的前提下实现对系统共振透射率的连续调制。实验中采用光纤锥耦合的二氧化硅微芯圆环腔, 利用560 ?滋W的低功率泵浦光引发的拉曼散射, 波长为1 545.7 nm的信号光实现了13.5 dB的调制度, 使得系统的耦合机制由欠耦合转化为临界耦合。

为了提高Z箍缩动态黑腔中低密度泡沫柱的装配精度, 基于辅助移动平台和视觉识别工艺的基础上, 对低密度泡沫柱装配的误差源进行了分析与建模。建立设计、加工和装配误差源传递模型和低密度泡沫柱装配同轴度及轴向夹角精度预测模型, 获得各误差源对低密度泡沫柱装配精度的影响大小和规律。最后采用某负载进行了模型的有效性验证, 当泡沫柱粘接随机位置误差较小时, 同轴误差预测值与实测值偏差为001~0.03 mm, 轴向夹角预测值与实测值偏差为0.05°~0.34°。实践表明, 该方法可为低密度泡沫柱装配精度的预测和误差源控制提供一定的理论支撑。

为了研究不同直径PS微球(表面溅射Ag膜)基底的表面增强拉曼散射(SERS)效应, 制造了一个新的表面增强拉曼散射(SERS)基底。 通过在n型(100)单晶硅片上采用旋涂的方法, 得到不同直径的呈六角形有序排列的单层PS微球阵列, 然后在PS微球阵列表面磁控溅射一层约30 nm的Ag膜。 利用拉曼光谱仪以罗丹明R6G为探针进行了SERS光谱测定, 分析比较了不同直径PS微球阵列的表面增强拉曼散射效应, 结果表明, 溅射有Ag膜的PS微球基底在不同直径下均有不同程度的SERS效应。 随着微球直径的增加, PS微球阵列的起伏程度不断加强(粗糙度不断增加), SERS信号逐渐增强, 当球直径达到600 nm时, 峰的增强信号达到最大, 进而获得了一个最优化的SERS基底。 同时发现在基底上获得了高信噪比的R6G的SERS光谱, 与苯环相关的一系列CC双键伸缩振动特征谱以及与苯环相关的面内、 面外变形振动特征谱均获得了明显增强。 这种单一的大区域的拉曼散射基底, 呈现出高低相间起伏分布的微观形貌, 不同PS微球之间的空隙和深度有很明显的不同, 能够显著改善表面Ag膜颗粒的大小和分布, 进而提高了PS微球基底的SERS活性。 该基底所具有的特殊阵列结构使其在利用SERS探究化学和生物等领域的单分子结构有很大的应用潜力。