基于全保偏掺铒光纤激光器、锁相环系统和太赫兹测距光路搭建了一套太赫兹双光梳测距系统。所采用的全保偏掺铒光纤激光器重复频率为79.261 MHz。利用压电陶瓷(piezoelectric ceramics, PZT)和步进电机(stepper motor, SM)双级反馈控制的方案，实现了重复频率锁定和重复频率1.54 MHz可调。使用频率计数器对双光梳重复频率锁定效果进行监测，重复频率锁定的峰峰值抖动为±1.5 mHz，抖动标准差为0.4 mHz。将双光梳重频差设置在10 Hz，10 min内重复频率差最大抖动为3 mHz，标准差为0.6 mHz。进一步将异步采样双光梳系统应用于太赫兹测距，测量移动距离的误差为3 μm。该系统具有锁定精度高，稳定性强等优势，有望应用于生物无损检测和工业精密加工中。

设计了一种利用牛血清蛋白(bovine serum albumin，BSA)包裹吲哚菁绿(indocyanine green，ICG)和RG108的纳米材料ICG/RG108@BSA。吲哚菁绿在近红外激光诱导下可以活化Caspase-3蛋白，RG108通过抑制DNA甲基化来上调GSDME蛋白表达，从而增强了Caspase-3蛋白切割GSDME蛋白引起的膀胱癌细胞焦亡。ICG/RG108@BSA具有优异的生物相容性，能够被膀胱癌细胞有效吞噬。ICG/RG108@BSA在755 nm激光激活下，会对膀胱癌细胞产生明显的杀伤效果，其中小鼠膀胱癌细胞Mb49的存活率仅为6.9%，人膀胱移行细胞癌细胞T24的存活率仅为10.7%。同时755 nm激光激发的ICG/RG108@BSA材料也成功诱导了膀胱癌细胞焦亡，为膀胱癌的肿瘤免疫治疗提供了有利的条件。

研究了富勒烯对六官能团脂肪族聚氨酯丙烯酸酯/环氧树脂(RJ423/ EPIKOTE 828)体系光致聚合物的全息性能的影响，分析了富勒烯(C₆₀)材料以及曝光光强对光致聚合物衍射效率的影响。通过吸收光谱结合X射线衍射图谱分析，掺杂的富勒烯既没有和聚合物中的其他成分发生化学反应，也不影响材料本身的结构和结晶性能。实验结果表明，富勒烯掺杂提高了单体聚合反应的速率，并且参与活性单体分子之间的扩散。在光强20 mW/cm²、时间40～50 s、厚度200 μm时，光致聚合物的衍射效率提升到86%，感光灵敏度达到1.32 cm²/J，收缩率降低了约80%。由于C₆₀促进聚合，抑制体积收缩，从而增强全息存储的稳定性，经过全息图像存储实验对比，证明该光致聚合物掺杂富勒烯之后具有优秀的全息存储性能，同时也表明富勒烯掺杂的光致聚合物在全息储存领域具有较大的应用前景。

光电探测器在通信、检测和医疗等领域应用广泛，随着航空航天、夜视、遥感、热成像、汽车互联和消费电子等行业的发展，人们对超宽带探测器的需求也越来越迫切。现有的超宽带探测是使用不同材料、不同探测频段的多个光电探测器，集成度不高，阻碍了上述应用的发展。因此设计了石墨烯微米条–金属光栅复合结构的光电探测器，该器件在太赫兹、红外和可见光波段都可产生光电响应。在可见光范围内，金属光栅将探测器的探测灵敏度从1.1 mA/W显著提高至2.5 mA/W。该研究为基于石墨烯的超宽带光电探测器的设计提供了新的思路。

为了研究部分刻蚀光栅对波导光栅衍射光束的影响，提高集成光子学设计自由度，通过有限时域差分法仿真分析了分别在光栅边缘或中间进行波导部分刻蚀后的不同结构的性质，输入光波长为1 400～1 700 nm，覆盖1 550 nm通信波长，仿真结果表明：边缘刻蚀方法具有更高的辐射率、更低的反射率，并且可以控制辐射光场的强度分布；中间刻蚀方法波导中的反射能量更强且线宽更窄。2种刻蚀方法下，光栅尺寸越大则辐射率越高；当光栅尺寸固定，波导宽度越大则边缘刻蚀的辐射率越低。波导光栅的部分刻蚀方法可以用于集成光路的设计优化。

视觉是人类获取信息的主要来源。用于视觉系统模拟的人工图像识别是发展人工智能技术的关键一环。当前，光电突触凭借存算一体式处理光信号的特点被广泛应用于视觉模拟领域，但是突触的光电转换需要对输入光信号进行接触式处理，从而导致大量的能量消耗。针对这个问题，研究了基于光致变色钙钛矿薄膜的全光人工突触，它在紫外和可见光触发下，从光透过率的变化上表现出显著的突触特性，包括配对脉冲易化和学习能力。利用循环神经网络处理随时间变化的透射率数据，实现了对数字图像的二元识别，识别精度从第1个循环就稳定在100%。该器件具有零功耗非接触式信息读取的特点，为视觉系统模拟开辟了一条新的途径。

二维材料具有高折射率和高透光率等优异光学特性，利用激光加工氧化石墨烯材料，会发生还原反应并生成具有类石墨烯材料特性的还原氧化石墨烯，这使得基于氧化石墨烯材料设计菲涅耳透镜成为可能。相较于传统的光学透镜及微型光学透镜，这一设计将透镜的尺寸从厘米级缩减到纳米级。针对工作波长532 nm设计了基于氧化石墨烯薄膜的菲涅耳透镜，通过瑞利–索末菲衍射理论及电磁场数值仿真测试了菲涅耳透镜的聚焦效果，并且通过滴铸法制备了氧化石墨烯薄膜（约500 nm），在薄膜上用激光加工菲涅耳透镜，最终得到透镜聚焦光斑直径2.14 μm，聚焦效率41.2%。相比旋涂法制备氧化石墨烯薄膜，滴铸法制备氧化石墨烯具有效率高、价格低廉的优点。该设计为纳米级的基于氧化石墨烯的光学系统的集成化和大规模生产提供了可能。

准确地探测和测量磁场，特别是极弱磁场(nT级以下)，对理解物理世界可以起到更好的辅助作用。随着量子传感、信息、仪器仪表等技术的发展，原子磁场测量技术成为新一代超高灵敏磁场测量技术的发展方向。综述了原子磁强计中信号测量、调制方法、研究进展、设计方案以及实际应用的情况。首先介绍了近年来国内外原子磁强计的研究现状；其次阐述了全光法原子磁强计的基本原理；接着详细讲解了弱磁信号检测原理，并对不同的调制方法进行了比较；最后对弱磁信号高灵敏度的检测在今后的改进方向、应用领域和所面临的挑战进行了展望。

里德堡原子具有很大的极化率和跃迁偶极矩, 因此它对外界电磁场非常敏感, 结合量子干涉效应可实现太赫兹场的高灵敏度探测。采用外加电场的方式来调谐太赫兹里德堡激发态能级至Förster共振，转变了原子间相互作用的方式，进而改变了阻塞区域的大小。通过对比范德瓦耳斯和偶极–偶极2种作用方式下的主量子数以及共振激光拉比频率的变化对阻塞区域的影响，发现Förster共振电场调谐下的偶极–偶极相互作用导致的阻塞效应更强，造成的阻塞区域半径可以是范德瓦耳斯相互作用下的2～3倍。根据这一特点，可利用外电场调控里德堡原子间相互作用来增强阻塞效应，这对太赫兹里德堡跃迁中高质量单光子的制备以及原子检测准确度的提高具有参考意义。

共焦显微测量是一种很有前景的技术，具有非接触测量和高精度位移识别能力，广泛应用在芯片加工、高精密仪器制造、生物医学、材料化学、工业检测等领域。其沿轴向位置高精度扫描的二维图像可用于三维重建，然而，扫描的速度限制了图像的采集速率，为了克服这一局限性，研究人员提出了许多方法对传统的共聚焦显微镜系统进行了改进。例如，基于扫描振镜光束扫描型共焦显微镜、基于数字微镜装置的共焦显微镜、差分式扫描共焦显微镜等。本文主要讨论了各种共聚焦显微镜的工作原理、物镜类型、扫描方法、优缺点及应用。随着光学核心部件的升级和各种准确、高效算法的出现，未来共焦显微镜的扫描速度会更快、应用范围更广、分辨率更高。