结合理论分析与实验测试，研究了在可见光脉冲输入条件下频率以及第二片微通道板与阳极之间电势差对微通道板光电倍增管动态范围的影响。研究结果表明：随着信号光脉冲频率的增大，微通道板壁面电荷补充不充分致使阳极输出偏离线性，并逐渐趋于饱和。当输入可见光脉冲宽度为50 ns，频率为500 Hz时，阳极的最大线性输出达到2 V（即40 mA）；当输入光频率增加到1 000 Hz，阳极输出在1 V（即20 mA）时线性偏离程度达到10%以上；当输入光频率增加到5 000 Hz，阳极输出在0.3 V（即6 mA）时线性偏离程度达到约15%。随着第二片微通道板与阳极之间电势差的增大，阳极最大线性输出电压呈现波动性变化而非与其呈线性关系。当第二片微通道板与阳极之间的电势差在200 V左右时，阳极线性输出电压达到峰值，随着电势差不断增大，阳极线性输出电压开始出现波动，在电势差为500 V左右时达到第二个峰值，这主要是由于极板间电场强度与空间电荷效应共同作用的结果。该研究可为提升微通道板光电倍增管的动态范围提供指导，便于其应用于强辐射脉冲测量、激光通信等领域。

采用钛蓝宝石飞秒激光加工系统在融石英表面诱导表面周期性微纳结构，研究了激光诱导表面周期结构的形成过程以及激光能量密度、脉冲数、光斑大小和脉冲的空间间隔对融石英表面激光诱导表面周期结构的形貌的影响。实验结果表明，飞秒激光在融石英表面可以诱导出周期性的亚波长结构，主要以垂直于激光偏振方向的光栅状结构为主，其周期在百纳米量级且具有更好的可复现性。在激光光斑控制在1 μm附近时，所得到的形貌具有较高的规则性。根据实验结果设计了聚焦高斯光斑低通量的加工方式。所制备的光栅结构具有200~300 nm的周期，平均深度约为300 nm。

基于原子层沉积技术提出了一种TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜作为微通道板导电层材料。根据微通道板的规格参数以及体电阻要求，推导出微通道板导电层薄膜的方块电阻范围为1.73×10¹³~5.20×10¹³ Ω/□；研究了TiO₂循环百分比与TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜方块电阻之间的关系，发现当TiO₂循环百分比在30.27%~37.06%时复合薄膜电阻率满足微通道板导电层要求；设计制备了20 nm的Al₂O₃过渡层以及100 nm的TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜，测量厚度约为122 nm，且薄膜表面平整光滑，实现了微通道板微孔内壁TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜导电层的制备。在1 000 V测试电压下，其体电阻为212.81 MΩ，增益为18 357，表明TiO₂∶Al₂O₃纳米复合薄膜作为微通道板导电层具有可行性。

在250 ℃的低温下，以三甲基镓、四（二甲氨基）钛为前躯体源，O₃为反应气体，采用热原子层沉积制备了Ti掺杂Ga₂O₃（TGO）薄膜。Ga₂O₃和TiO₂的生长速率分别为0.037 nm/cycle和0.08 nm/cycle，TGO薄膜厚度低于理论计算值。X射线光电子能谱仪测试结果表明膜中Ti浓度随Ga₂O₃/TiO₂循环比减少而增加，O 1s、Ga 2p和Ti 2p的峰位置向较低的结合能移动，这是因为Ti原子取代了Ga原子的某些位点引起了结合能降低，表明Ti元素成功掺杂到Ga₂O₃薄膜中。TiO₂和Ga₂O₃的芯能级光谱分析表明薄膜中存有Ti⁴⁺和Ga³⁺离子。TGO薄膜的O 1s芯能级光谱中Ga-O键随着Ti-O键含量增加而下降，表明TGO薄膜中形成Ga₂O₃-TiO₂复合材料。掠入射X射线衍射图中没有出现衍射峰，表明沉积的Ga₂O₃和TGO薄膜为非晶态。原子力显微镜观察到薄膜表面平整光滑，均方根粗糙度为0.377 nm，这得益于原子层沉积逐层生长的优势。TGO薄膜在可见光区表现出较高的透明度，对紫外光强烈吸收。随着Ti掺杂浓度的增加，TGO薄膜的折射率由于化学变化从1.75增加到1.99，紫外光区消光系数增大引起透过率减小，吸收边缘出现了红移，光学带隙从4.9 eV减小到4.3 eV。分光光度法和X射线光电子能谱法测定薄膜光学带隙所得的结果一致。

针对机载激光雷达对小型化、高灵敏度、高增益及高时空分辨条纹相机的需求，研发了一种高亮度增益超小型条纹相机及其新型集成控制系统。该相机相较现役条纹相机体积与重量减小2/3以上，具备高灵敏度、大探测视场、高亮度增益、高时空分辨率等特点。测试得到阴极积分灵敏度为268 μA/lm，亮度增益高达20.1，时间分辨率优于36 ps，其搭载的新型控制系统具备集成化程度高、抗电磁干扰能力强、兼容性高等特点，同时可将条纹相机扫描档位拓展至12路以上，并成功应用于西安光机所研制的5200、6200型等5款相机中。所研制的条纹相机已成功应用于激光雷达及激光聚变实验物理诊断中，运行良好。

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种快速、 实时的元素分析技术, 由于其在痕量元素探测、 地质环境监测等领域有着广阔的应用前景, 而受到人们极大的关注。 在实际应用中, 样品表面是影响等离子体产生及其特性的关键环境因素之一。 在大气环境下, 利用脉宽为8 ns、 波长为1 064 nm的纳秒脉冲激光产生等离子体, 对比研究了天然岩石样品在非平坦和平坦表面条件下等离子体的发射光谱。 基于激光辅助辐射波模型, 阐释了非平坦样品表面对其光谱特性的影响。 通过对比等离子体时间积分光谱, 发现非平坦样品的谱线强度相比于平坦样品的谱线强度减弱了近70%, 该结果说明非平坦样品表面对LIBS真实测量数据的负面影响不可忽视。 针对褐铁矿样品中的谱线Fe Ⅰ 404.58 nm和Fe Ⅰ 438.35 nm, 研究了在平坦和非平坦样品表面下的峰值强度以及其衰减因子随激光能量的变化规律, 结果表明非平坦样品表面条件下采集的光谱强度始终低于平坦样品表面的光谱强度。 光谱强度的衰减因子先随激光能量增大而逐渐降低, 并在激光能量33 mJ达到最小值, 后随激光能量的进一步增大而增大。 实验结果进一步表明在非平坦样品表面条件下产生了密度较低的等离子体, 并且非平坦与平坦样品的电子密度的比值在激光能量33 mJ时达到最小, 此结果与光谱强度的衰减因子随激光能量的变化趋势一致, 这是源于非平坦样品表面会形成较大激光入射角度, 使得激光等离子体能量吸收区厚度变薄, 产生等离子体屏蔽效应所对应的激光能量阈值升高。 此外, 样品表面状态和激光能量对等离子体温度的影响甚微。 阐述了非正入射时等离子体特征参数与正入射时等离子体特征参数的联系和差异, 揭示了非平坦样品激光等离子体特征参量变化的内在物理机制, 为室外LIBS探测技术在元素定性和定量分析中光谱强度的校正提供参考。

基于风场探测的需求，采用1 550 nm波长连续激光种子源搭建了一套全光纤结构多普勒相干测风雷达系统。从雷达方程出发，对连续激光相干雷达载噪比方程和不同雷达收发望远镜聚焦位置下风速合成权重进行了分析。针对测风雷达要求设计了5~200 m的变焦激光收发望远镜模块。扩束系统采用伽利略折射式结构，发射光束准直下扩束比为23，光学质量接近衍射极限。标定测试通过对旋转电机圆盘转速测量完成。转盘转速范围为－3 000 r/min到+3 000 r/min，转盘直径为26 cm。在视向速度多普勒频移分别为正向和负向时，雷达系统速度测量结果与通过圆盘转速计算值的相关系数为0.998与0.993，标准差为0.151 m/s和0.229 m/s。使用该测风激光雷达开展室外大气风速探测实验，取得了良好效果。

阿秒脉冲光源诞生于21世纪初，是同时具有阿秒时间和纳米空间分辨率的全相干光源，在近20年的时间里，推动了阿秒科学研究不断取得显著的进展和突破。阿秒脉冲为物理、化学、生物、材料、信息等领域的发展提供了全新研究手段和重要创新机遇。本文介绍了阿秒脉冲的重要发展历程，主要综述并总结了高次谐波、阿秒脉冲产生以及阿秒脉冲测量的关键技术和现状，最后对阿秒脉冲研究的发展进行了展望。