提出以单缺陷双边带非线性载流子输运方程描述InP∶Fe中光折变动态光栅的写入过程,通过微扰法将非线性方程线性化,从而求得小调制干涉图样下空间电荷场的稳态解,并用耦合波方程建立空间电荷场与增益系数的关系。研究温度、泵浦光强、外加直流电场和入射角对增益系数的影响。结果表明,增益系数存在温度-光强共振,最佳泵浦光强强烈依赖于晶体工作温度;施加直流电场对增益系数有明显提升作用,在10 kV·cm ^-1范围内增益随外加直流电场增加而线性增加;并且,在温度-光强共振条件下存在最佳入射角。在室温为298 K和外加电场为5 kV·cm ^-1时,最佳泵浦光强为218 mW·cm ^-2,最佳入射角为5°。通过InP∶Fe双波混频实验研究泵浦光强、外加直流电场和入射角对增益系数的影响,实验结果表明,增益系数变化规律与理论预测一致,验证了单缺陷双边带模型的合理性,该研究为Ⅲ-Ⅴ族半导体光折变晶体的双波混频研究提供重要的参考价值。

采用后重氮偶合法，合成了一种新型含咔唑类聚磷腈有机光折变材料。采用氢谱核磁共振法，红外光谱法，紫外-可见吸收光谱法，热重法和差示扫描量热法对该聚合物进行表征和分析，结果表明，该聚合物具有良好的热稳定性，在230 ℃开始分解，450 ℃时基本分解完全。UV-Vis表明波长在360 nm与570 nm之间的宽的吸收带是由于共轭长度的增加产生的，因此可以调整参加偶合反应的重氮盐比例，来控制偶氮生色团功能组分的接入含量。在未使用外加电场及事先极化的条件下对聚合物进行了二波耦合与四波混频实验，证明了聚合物的光折变特性。得到聚合物P-2和P-3的二波耦合增益系数分别为38 cm-1和53.6 cm-1，聚合物P-2和P-3的四波混频衍射效率分别为2.7%和8.1%。

为了得到温度对中心对称光折变晶体中空间暗孤子影响的结果,数值研究了中心对称光折变暗孤子动态演化的温度特性。结果表明,孤子强度包络演化强烈地依赖于晶体的温度和介电常数的温度特性。在290-320 K的温度变化范围内,暗孤子的宽度随温度的增加而变大,孤子的峰值强度随温度的增加而变小。在300 K的温度下,中心对称光折变介质中可以形成稳定的暗空间孤子,当温度从300 K升高或降低时,孤子将克服较小的扰动而保持稳定的传播。通过调整温度可以改变孤子的空间形态。

为了得到有偏压的中心对称双光子光折变晶体中存在多变量空间灰孤子的结果,基于中心对称双光子光折变晶体中空间灰孤子的基本理论，采用数值方法推导出了中心对称双光子多变量空间灰孤子归一化包络解的积分形式,并对其特性进行研究。结果表明: 这种多变量空间灰孤子是由多束偏振方向和波长都相同的互不相干光束耦合形成的。当多变量空间灰孤子只包含有1个或2个光束分量成分时，它自动退化到中心对称双光子空间灰孤子或中心对称双光子非相干耦合灰-灰空间孤子对的情况。当这一多变量空间灰孤子在有偏压的中心对称双光子光折变晶体中传播时，各分量成分光束都能稳定传播。

为了得到一束高斯光束和两束高斯光束的相互作用在有外电场的双光子光伏光折变材料中的演化结果, 将高斯光束作为入射波,采用数值方法求解波传播方程。研究结果表明: 在外加电场、光强峰值分别与晶体参量匹配的情况下, 一束高斯光束能演化为稳定的屏蔽光伏明孤子, 而在不匹配时,一束高斯光束在传播过程中则呈现周期性压缩或膨胀现象。同时也发现: 在作用距离范围内, 同相位的两高斯光束相互吸引, 并伴随有融合现象；而相位相反的两高斯光束相互排斥, 且其排斥作用随着光束初始间距的减小而增加, 当两高斯光束的相位差位于区间(0, π)和(-π,0)时, 其相互作用过程中伴有能量的转移, 两区间中能量转移方向相反。

为了得到低振幅双光子屏蔽光伏空间孤子的结果，对外加电场的双光子光伏光折变介质中低振幅空间孤子进行了研究。给出了低振幅双光子屏蔽光伏亮和暗孤子的解析表达式，并推导出了孤子宽度的显式表达式。结果表明，低振幅双光子屏蔽光伏孤子可以看成是双光子低振幅屏蔽孤子和双光子低振幅光伏孤子的统一形式。当外加电场很强可忽略光伏效应时，它转化成低振幅屏蔽孤子；当外偏压为0时，它相当于开路或闭路的低振幅光伏孤子。该研究结果为空间光孤子理论的发展提供了理论依据。

证明在外加电场的双光子光伏光折变晶体中存在明、暗稳态空间孤子波,它源于双光子光折变效应。 结果表明:当光伏效应可以忽略时,这种孤子类似于双光子屏蔽孤子;当没有外加电场时,它退化成闭路条件下的双光子光伏孤子。 在不同条件下屏蔽孤子和光伏孤子理论都可以从这一理论中得到。

为了研究在有外电场的中心对称光折变材料中一束高斯光束及两束高斯光束相互作用的演化,将高斯光束作为入射波,采用数值方法求解波传播方程。结果表明,当外加电场,光强峰值和束腰参量分别与晶体匹配的情况下,一束高斯光束能演化为稳定的屏蔽空间明孤子,而在不匹配时,一束高斯光束在传播过程中则呈现周期性的压缩或膨胀现象。同时也发现,在作用距离范围内,两束同相位高斯光束相互吸引,并伴随着融合现象,两束反相位高斯光束相互排斥,且排斥作用随着光束初始间距的减小而增加。

偶氮染料作为一种非线性生色团广泛用于光折变材料中.本文通过重氮化偶联反应制备了两种含偶氮苯的咔唑化合物材料,并用IR、UV和RS等测试手段对化合物进行了分析和表征,结合IR、UV和RS谱图的结果确定在这两类化合物中确实存在偶氮基团.为含偶氮苯的咔唑光折变材料的光学性研究打下基础.

液晶中的光折变光栅在数据存储、实时全息术、干涉测量、光放大、相位共轭、光学图像处理和光束操控等领域具有潜在的应用价值.通过二波耦合的方法在掺C60的向列液晶中记录了永久光栅,该光栅的衍射特性能够被外加直流电场或以任意角度入射的、与记录光强度相当的一束平面光波控制.为了进一步了解光栅建立的机制,研究了在恒定外加直流电场下的电流动态过程,从而证明该光栅源于表面电荷的光调制.