Microcavities constructed from materials with a second-order nonlinear coefficient have enabled efficient second-harmonic (SH) generation at a low power level. However, it is still technically challenging to realize double resonance with large nonlinear modal overlap in a microcavity. Here, we propose a design for a robust, tunable, and easy coupling double-resonance SH generation based on the combination of a newly developed fiber-based Fabry–Perot microcavity and a sandwich structure, whose numerical SH conversion efficiency is up to 3000% W^-1. This proposal provides a feasible way to construct ultra-efficient nonlinear devices for generation of classical and quantum light sources.

基于包含势垒的变系数分数薛定谔方程，采用数值模拟和解析相结合的方法研究了啁啾参量和势垒函数对高斯光束传输动力学的影响。结果表明：线性啁啾会削弱分裂后其中一束子光束的强度，而二次啁啾会改变光束的呼吸幅度和宽度，使得光束不再严格按照正弦规律振荡，最终形成了一大一小的呼吸轨迹；引入势垒作用后，势垒位置处的光束由于反射与透射现象而发生变形；反射与透射的光束仍然会受到变系数的调制，并在势垒位置处叠加后再次传输。在势垒深度合适的情况下，光束遇到势垒后会被全部反射，光束的全部能量被束缚在两势垒之间，从而可在分数系统中通过势垒和啁啾参数实现对光束传输的调控与管理。

为了提高强度三维关联成像的图像重构质量，将飞行时间技术与差分关联成像重构算法相结合，推导了强度三维关联成像的理论公式，并进行了数值模拟成像。采用532 nm脉冲激光作为光源，搭建了一套赝热光三维关联成像实验系统，实现了实验室环境下的200 pixel×200 pixel目标物体的三维图像重构。实验结果与数值模拟结果一致，在一定范围内，随着选取阈值参数值的增加，可以减少切片噪声叠加的影响，显著提高三维重构图像质量；适当提高光源激光功率，能够有效改善三维图像的重构质量与纵向距离的测量精度。

为克服扫描方式多光谱成像无法捕获动态场景下的多光谱数据，提出了一种基于相位调制实现运动目标单次曝光多光谱成像方法。该方法将关联成像技术、压缩感知技术与光谱成像相结合，在成像光路中引入空间随机相位调制器，对运动目标物体三维图谱信息数据进行调制和压缩，然后利用探测器获取二维混叠信号，实现单次曝光获取运动目标的三维图谱信息重构，具有光能利用率高、成像时间短、系统结构简单等优点。实验结果表明：单帧CCD探测信号的电子数均值从200 e⁻按100 e⁻的间隔增加到1300 e⁻时，随着电子数均值增加，重构图像相对均方根误差rRMSE值对应减小，重构图像质量提高；当步进电机以30 Hz速度带动目标物体连续运动时，可获得较好质量运动物体的多光谱重构图像；采用光谱仪对目标物体中不同谱段的光谱分布曲线进行测试，所得结果与重构图像的光谱分布曲线相吻合，证明了该方法的有效性。研究结果对多光谱关联成像技术在无人机平台、动态监测等领域的应用提供了有益借鉴。

采用达布变换法得到了标准非线性薛定谔方程的一阶呼吸子解及其怪波极限,研究了一阶呼吸子解的动力学特性。借助达布变换的递推关系得到了非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解,并分别研究了碰撞叠加、分离、简并和并行传输模式。当各呼吸子的频率趋于零时,得到非线性薛定谔方程怪波极限。研究结果表明,怪波幅值、凸起数以及怪波分裂后中心波峰的阶数和周围的波峰个数均与怪波阶数有关。