Vibrational dephasing times for benzene and carbon disulfide are measured using a custom single-beam Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy (CARS) setup. A femtosecond oscillator is used to pump a polarization maintaining all normal dispersion photonic crystal fibre (PM-ANDi-PCF) to generate a broad band supercontinuum, covering a spectral region from 680 to 900 nm. The dispersion properties of the PM-ANDi-PCF ensures the supercontinuum is stable and there exists a fixed phase relationship between the spectral components of the supercontinuum. This enables its temporal compression using i²PIE, implemented using a liquid crystal spatial light modulator (SLM) in a 4f geometry. This SLM is also used to shape the pulse spectrally and temporally. With this setup we could demonstrate time-resolved CARS, measuring the vibrational relaxation times of a carbon disulfide (CS₂)/benzene mixture, and eliminate the non-resonant background completely. The main advantage of this setup is the fact that it is a single beam technique, eliminating the requirement for aligning the overlap of the pump and probe, both spatially and temporally, in the focal plane of the microscope. The strengths and limitations of the technique are highlighted and the route to time-resolved/background free vibrational microscopy is proposed.

半导体纳米晶的多激子复合过程在激光器件、发光二极管和光伏等方面具有巨大的应用价值，但粒子体积的减小会加速多激子态的非辐射俄歇复合，这极大地阻碍了相关应用的发展。因此，抑制俄歇复合成为纳米晶体领域一个重要的研究课题。本文基于球形量子阱结构CdS/CdSe/CdS，通过共格应变减小由材料间晶格失配引起的缺陷，制备出高荧光量子产率的大尺寸纳米晶。应用时间分辨荧光光谱技术，在光谱学以及动力学领域研究了大尺寸量子阱的多激子复合特性，分析了单激子及多激子的衰减寿命和谱线特征，并证实了大尺寸量子阱对俄歇复合的抑制作用。本研究有望促进纳米结构在多激子应用中的发展。

一定强度的飞秒激光聚焦于空气能生成空气等离子体并诱导生成冲击波。为了观察该冲击波传播特性，引入了超快时间分辨涡旋滤波成像技术，并对观测到的冲击波动力学过程进行了分析。实验探测到泵浦能量为1.5 mJ的飞秒激光经过透镜聚焦到空气中产生等离子体空气冲击波，分析了在3~15 μs时间段冲击波的动态演化过程。结果表明，飞秒激光等离子体空气冲击波在传输时以不对称的球形形状向外扩散，且沿着激光传播方向的传播速度与背着激光传播方向的传播速度不同，分别为372 m/s和341 m/s。这一观察结果与传统的点爆炸模型的对称情形不同，尝试对该不对称动力学过程进行了合理解释。

激光诱导击穿光谱(LIBS)以激光诱导微等离子体的原子发射为技术特征, 在科研与工业领域正得到重视与蓬勃发展。 作为环境气体的氩气对等离子体演化过程中粒子的碰撞过程有重要影响, 决定着LIBS技术分析性能的发挥。 利用光谱诊断技术深入研究LIBS技术条件下氩气的光谱特征, 对于提升LIBS技术及其应用水平具有重要的意义。 利用中阶梯光栅光谱仪记录时间序列光谱信息研究了瞬态Ar等离子体碰撞和衰减过程, 包括等离子体演化过程中的辐射机制和等离子体电子数密度及温度的时间演化特征。 结果表明, 在激光与氩气相互作用的初始阶段, 光谱主要由连续辐射组成, 在0.6 μs后, 光谱开始主要由氩原子、 离子的离散跃迁辐射谱线组成。 氩原子线和离子线的演化周期不同, 在0~1.0 μs延迟时间内离子线占主导, 在1.0~30 μs原子线占主导。 利用Stark展宽, Saha-Boltzmann曲线方程对60, 80和100 mJ脉冲激光能量激发下的等离子体的电子数密度和温度进行了计算, 等离子体电子数密度在0.2~2.0 μs延迟时间内快速衰减, 之后在较长的延迟时间内缓慢下降, 大约在4.0 μs达到同一个数量级; 等离子体温度(80 mJ)从初始0.2 μs时的18 000 K迅速下降到13 000 K(2.0 μs), 在5.0 μs后缓慢下降到12 000 K。 为进一步检验和优化激光脉冲用于氩气的分析性能, 对氩的不同特征谱线信噪比随时间演化的特征进行了研究, 结果表明, 氩原子线在2.0~6.0 μs的延迟窗口具有较高的信噪比, 氩离子线则在0.1~1.0 μs延迟窗口具有较高的信噪比。

高性能可调控的稀土发光材料及相关物理机制的探究是设计和开发新型发光材料与器件的重点与难点。其中，揭示离子间复杂的微观相互作用产生的能量传递特性一直是稀土掺杂发光材料研究中的关键问题。Monte Carlo模拟是一种依赖大量重复的随机抽样获得数值结果的统计模拟方法，是稀土发光领域中结合基质晶体结构、离子掺杂行为、荧光衰减动力学数据等对离子间能量传递机理进行系统研究的重要工具。本文首先简要介绍Monte Carlo模拟的基本原理及建模方法；然后从影响能量传递的相互作用机理和几何因素出发，概述了利用Monte Carlo方法研究离子间能量传递的进展；最后进行总结并对该方法在稀土发光材料中的应用进行了展望。