研究了不同晶面与掺杂的ZnO晶体在飞秒线/径向偏振光（330 fs， 532 nm）激发下的超快三阶光学非线性效应。首先，采用紫外/可见吸收光谱对ZnO晶体的带隙进行分析；然后，基于Z-Scan技术在飞秒线/径向偏振光条件下测试了ZnO晶体的三阶光学非线性特性。结果表明：在线偏振光和径向偏振光激发下，不同晶面和掺杂的ZnO晶体均呈现出非线性饱和吸收效应和自聚焦效应，由ZnO晶体中缺陷态的电子跃迁导致。飞秒线偏振光激发时，ZnO［101］的三阶光学非线性效应最强，由ZnO晶体中变窄的能量带隙引起的近共振增强的三阶光学非线性导致；而在径向偏振光激发下，ZnO［110］的三阶光学非线性最强，这可能是由较窄的能量带隙和飞秒矢量激光的轴对称偏振产生的各向异性非线性共同作用造成。本研究结果在可饱和吸收体、超快光场调控与超分辨成像等领域具有潜在的应用价值。

为了研究角向偏振艾里光束的紧聚焦特性, 采用理查德-沃夫矢量衍射理论分析优化了艾里光束的指数衰减因子、主环半径与比例因子对其入射光场分布的影响; 分别研究了角向偏振艾里光束聚焦场分布与涡旋滤波器调制的角向偏振艾里光束的聚焦场分布, 得到亚波长的角向中空场分布与亮场分布, 实验结果与理论模拟基本一致。进一步利用粒子群算法设计多环涡旋相位滤波器调制角向偏振艾里光束, 紧聚焦后得到了超长无衍射超分辨的横向偏振光针。结果表明, 光针的半峰全宽为0.395λ, 聚焦深度为37.432λ, 纵横比达到94.788; 通过计算斯托克斯参量分析聚焦光场的偏振分布, 发现聚焦光场在径向偏振与角向偏振之间交替变化, 且光束中心奇异点消失, 实现了横向偏振的亮场分布。该研究在高密度的磁光存储、超分辨的光学成像、纳米光刻与粒子操作等领域具有广泛的应用。

探究径向偏振矢量光与氧化石墨烯/金纳米棒复合结构的相互作用,以提高表面增强拉曼散射性能。基于FDTD Solutions软件,得到氧化石墨烯/单金纳米棒复合基底在径向偏振光激发下的表面增强拉曼散射增强因子达到10 ⁸,比相同条件下线偏振光激发的大6个数量级。这种性能提高的物理机制源于径向偏振光激发金纳米棒的电磁增强与氧化石墨烯产生的本征化学增强。进一步详细讨论了径向偏振光激发下氧化石墨烯厚度、金纳米棒数量和排列方式对表面增强拉曼散射性能的影响。基于径向矢量光场激发多功能基底的表面增强拉曼散射性能调控在生物化学、食品安全与传感检测等领域具有巨大的应用潜力。

用溶胶-凝胶法制备ZrO2∶Er3+/Yb3+/Li+纳米晶，研究上转换发光强度随着Li+掺杂浓度的变化关系。根据荧光强度比测温技术，在303 K~753 K 温度区间，研究荧光峰积分强度比和荧光峰峰值比对ZrO2∶Er3+/Yb3+/Li+纳米晶测温性能的影响。当采用525和562 nm 处的峰值比时，在440 K 获得最大的测温灵敏度为0.0050 K1。

提出了一种测量非透明材料表面光学非线性的新方法：挡板反射4F测量法。该方法在反射4F相位相干成像系统的基础上, 在4F系统的像平面放置一个与系统入射面光阑相匹配的不透明挡板, 通过测量不同情况下的反射率, 实现对材料光学非线性的测量。详细介绍了该方法的基本原理, 并通过数值模拟计算了入射角对测量灵敏度的影响。该方法具有单脉冲测量, 可同时得到材料的非线性吸收与折射系数等特点。结果表明, 在相同条件下挡板反射4F测量法的灵敏度比反射Z扫描方法高2个数量级。

通过非简并的时间分辨泵浦探测技术对C70富勒烯/甲苯溶液的非线性光学性质进行了研究。在532 nm波长的皮秒激光脉冲泵浦下，用600 nm的皮秒激光脉冲测量了C70富勒烯的激发态非线性吸收动力学响应。利用五能级模型对实验结果进行了数值模拟，得到了非简并情况下C70富勒烯分子的光物理参数。实验结果表明:C70富勒烯在简并和非简并情况下的激发态寿命没有变化，但非简并情况下的单重态吸收截面要比简并情况下单重态吸收截面小。