金属薄板结构在加工制造和服役的过程中，通常会伴随着残余应力和外部应力，过大的应力会使薄板产生变形，严重影响整体结构的正常工作。应力状态的评价是判断工程构件是否安全和可靠的一项重要指标，超声应力检测法是一种有效的应力无损测量方法。针对超声应力测量技术对薄板结构应力灵敏度不高且研究较少的问题，提出了一种基于超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术。首先，基于Bloch-Floquet边界和域约束的有限元特征频率法，研究了兰姆波各高阶模态的声弹性效应，选取应力敏感的兰姆波模态。然后，搭建超声兰姆波应力测量系统，在特定频率激励A1模态，并在均匀薄板中进行应力标定。最后，在非均匀薄板中进行应力检测，成功检测出薄板中不同位置的应力，且最大应力误差为15 MPa。结果表明，该文从理论和实验方面验证了超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术，可以实现金属板材中的应力准确测量。

连续变量压缩态光场在量子信息处理中占据重要的地位，其最有效的产生方式是光学参量振荡器。目前大多数研究集中于基模压缩态光场，而高阶模的相位分布以及强度分布相比基模更为复杂，基于不同阶模式的特点及正交特性，高阶模压缩光为量子通信与量子精密测量等领域带来广泛的应用前景。本文介绍了基于光学参量振荡器制备连续变量高阶模压缩态光场的实验研究进展，阐述了目前常用的两种产生高阶模压缩态光场的方式，包括运转于高阶模OPO和基模压缩光结合模式整形装置。

表面等离子体共振(SPR)技术在外界环境折射率测量上有着广泛应用。设计了一种对称平板波导结构，利用时域有限差分法对波导结构中SPR效应与外界环境折射率的关系进行数值模拟，对金属材料选择以及传感区域长度进行了优化，并研究了不同阶次的模式对传感器灵敏度的影响。仿真结果表明：当外界环境折射率为1.38时，相较于基模条件下4100 nm/RIU的灵敏度，三阶模传感器的灵敏度提高到6209 nm/RIU，最大灵敏度提高了51%；当外界环境折射率为1.34~1.38时，传感器平均灵敏度从2900 nm/RIU提高到4025 nm/RIU。

本文介绍了一种通过控制入射与出射光场的偏振对空间光调制器相位调制特性进行测量的方法。实验上对日本滨松公司生产的X10468-03型液晶空间光调制器的相位调制特性进行了测量,全程只需两分钟即可完成．并对相位调制校正前后光束整形系统产生的拉盖尔高斯LG33模的强度分布进行对比,经相位调制校正后LG33模的纯度提高了15％。

BEPCII在设计阶段从束流不稳定性和寄生模损失角度对阻抗提出了限制，但在BEPCII运行中寄生模损失是影响高流强稳定运行的因素之一。针对BEPCII电子环的寄生模损失进行了测量，主要是基于同步相移随流强的微小变化、束流功率测量和高阶模吸收器的功率。测量结果表明：两种方法对比测量全环寄生模损失，结果重复可信，且全环寄生模损失是超导腔寄生模损失的4~5倍。

高灵敏度是微质量传感器准确探测细菌、病毒和气体等物质的关键指标。虽然借助微型化的高阶模态梁振动可以有效提升探测灵敏度, 但微尺度效应也降低了传感器的抗环境干扰能力。因此, 如何在特定尺度约束下提升高阶模态传感器的灵敏度已成为谐振式微传感器设计的前沿问题。本文在研究弹性梁几何构型、压电层尺寸与有效质量分布对振动模态影响关系的基础上, 建立了压电驱动多阶梯梁式微质量传感器的灵敏度分析模型, 以传感器灵敏度提升最大为目标, 建立了高阶振动模态下悬臂梁几何构型优化设计模型, 得到了在不同振动模态下具有最高灵敏度的悬臂梁构型, 使同尺寸传感器的灵敏度提升了10.0~15.0倍。考虑驱动位置与制造成本约束, 设计并研制了具有六阶梯梁结构的高阶模态微质量传感器。实验结果表明, 总长度为17.6 mm的六阶梯梁微质量传感器的灵敏度为18.8×104 Hz/g, 考虑制造误差的影响, 其二阶模态灵敏度为同尺寸等截面梁传感器的10.0倍, 较一阶模态同尺寸传感器灵敏度提升了19.8倍, 从而验证了所提出的高阶模态微质量传感器灵敏度提升方法的有效性和可行性。

提出了一种多路波导并联结构，用于实现高功率移相器。目前的铁氧体移相器，为实现高功率容量，通常采用双铁氧体磁环结构。仿真分析了各尺寸参数对双环移相器传播模式、相移效率及功率容量的影响，并进行优化设计，使移相器功率容量达到百kW量级。基于双环形式，采用一种多路波导并联结构，使其功率容量达到MW量级。经匹配设计后，移相器在9.25~9.8 GHz频率范围内，驻波比小于1.4，饱和差相移在390°左右，可实现X波段MW级高功率360°电控移相。

为理解磁绝缘线振荡器(MILO)实验中频频出现的模式竞争问题,利用3维全电磁粒子模拟程序对C波段MILO的实验模型进行研究,探索各种非对称激励机制对产生微波模式的影响,结果显示:阴极电子随机发射、电压的慢上升前沿、较低的电压等因素都可导致非对称高阶模式的产生,并使输出微波功率大大降低。模拟计算得出MILO中存在频率为3.6 GHz左右的基模和频率分别为3.7,4.1,4.6 GHz左右的3种高阶模式,与Karat计算结果基本一致。

为了分析光纤激光器中高阶模式对相干合成的影响,采用将光纤激光器的基模以及高阶模式近似表示为拉盖尔-高斯光束的线性叠加的方法,利用拉盖尔-高斯光束的传输特性,得到了当光纤激光器的输出光束包含高阶模式时,激光器阵列相干合成的远场光强分布模型。同时以光纤激光器中输出混合模式为LP01和LP11以及输出混合模式为LP01和LP02两种情况为例,分析了存在高阶模式的远场相干条纹的峰值功率和条纹对比度。结果表明,当光纤激光器中高阶模式为LP11模时,远场相干条纹的峰值能量随着LP11模的增加线性下降;当光纤激光器中高阶模式为LP02模时,远场相干条纹的条纹对比度随着LP02模的增加线性下降。

基于强非局域非线性介质中的Snyder-Mitchell模型,利用分离变量法得到了(1+1)维光束传输的厄米-高斯型解析解。比较厄米-高斯型解析解与非局域非线性薛定谔方程的数值解,证实了,在强非局域条件下,该厄米-高斯型解与数值解完全吻合。对厄米-高斯光束的传输特性进行研究,结果表明,光束束宽会出现周期性的压缩或者展宽现象。并且得到了实现厄米-高斯光束稳定传输的临界功率、厄米-高斯孤子解及传输常量,临界功率与厄米-高斯光束的阶数无关,但传输常量随阶数的增加而增加。高斯呼吸子和高斯孤子就是基模厄米-高斯呼吸子和基模厄米-高斯孤子。