采用第Ⅰ类相位匹配BBO晶体的放大传递函数方法,分别对光参量放大过程中单波长信号光注入和多波长信号光注入出现的参量荧光的空间特性进行了详细的理论研究。结果表明：一方面单波长信号光注入时,在某一特定的非共线角和相位匹配角下,它是以泵浦光为中心,呈锥形分布的,而在其它相位匹配区域内,则呈环形分布;另一方面,在多波长信号光入射情况下,参量荧光的光谱在某一特定的相位匹配角下集中分布在很宽的范围内,而在其余相位匹配区域内,参量荧光光谱呈分散分布状态。该结论对于光参量放大中三波群速失配的补偿,高增益和窄脉冲宽度的参量光的产生以及对于参量荧光的控制提供了理论依据,并且对于近年来量子图像处理和量子通讯等领域所关注的纠缠光场的产生也具有参考价值。

介绍了双光子微细加工的原理及特点,总结了国内外在三维微结构、三维功能器件以及新型材料双光子微细加工的一些进展.同时介绍了作者在双光子三维微细加工研究中取得的一些研究结果.

基于宽带脉冲的计算模型，采用4阶龙格一库塔法研究了光学参量放大所满足的三光波耦合方程。数值结果表明：时间不同步导致大量本底能量不能被压缩，使本底形成，导致飞秒脉冲展宽，如抖动从0变化到150ps，则其预脉冲宽度由0．2ps展宽到0．7ps，降低了输出飞秒激光对比度，并导致输出能量稳定性降低。采用长而平滑泵浦光脉冲、选择适当长度的非线性晶体、并使系统工作于增益饱和区，能实现高对比度和高稳定的飞秒激光输出。

对工作于扫描状态下的飞秒电子衍射系统电子枪偏转量的计算方法作了理论研究，讨论了超快电子脉冲的测量方法，比较了相对论效应对电子束的偏转量及对电子束脉冲宽度的计算结果的影响，并做了相应的数值计算。计算结果显示，在忽略了电场的边缘效应等因素后，电子束轴向速度的相对论修正与否对偏转距离和电子束脉冲宽度的影响分别达到61．4mm和65fs。研究结果对超快电子枪偏转扫描系统的设计、对超短电子脉冲宽度的测量方法，尤其是对超短电子脉冲宽度的测量过程中的同步实验具有一定的指导意义。

飞秒光学频率梳测距技术以其快速、高准确度等优点已经成为国际研究热点。该技术有望广泛应用于大规模制造、卫星编队飞行等测距任务。文中介绍了飞秒光学频率梳测距技术的国内外进展,阐述了飞秒光学频率梳目前的主要测距方法,分析了各种飞秒光学频率梳测距技术的原理、技术方法的优缺点、测距结果的影响因素及技术应用范围,并对飞秒光学频率梳测距未来的发展趋势作了阐述。

采用飞秒激光对活细胞进行手术,研究了其手术分辨率和微损手术对细胞活性的影响。首先建立飞秒激光活细胞手术系统,可以实时对手术中的细胞进行荧光成像。其次,在绿色荧光蛋白标记组蛋白的Hela细胞核内研究手术分辨率,达到了190nm的极限尺寸,同时发现,细胞核的微损不会导致Hela细胞的死亡,为实现细胞核内微区功能研究奠定了基础。最后,飞秒激光对嗅鞘细胞的突起进行切割,5h内损伤的细胞恢复了活性,因此细胞突起的切割可以实现胞外物质的跨膜运输。

为改善飞秒激光加工形貌及提高加工深度,设计一种高频脉动气体射流系统。利用双稳态射流开关实现高频振动与射流的耦合,形成脉动射流。该结构形成脉动射流主要存在2种机制:一是质量流进入空气产生的声压,在理论上能够产生大约2500 Hz的振动;二是射流在开启和关闭过程产生的振动。运用CFD技术探究了射流喷头各项结构参数对射流效果的影响,仿真结果表明控制流道宽度、侧壁倾角、主流道宽度分别对切换时间、压力振幅、出口速度的影响最大,侧壁倾

采用飞秒激光器在等离子喷涂HA/ZrO2生物陶瓷涂层表面制备不同直径的凹坑型织构阵列;采用VW-6000高速摄影仪及超景深三维轮廓仪进行织构形貌的表征;在UMT-3多功能摩擦磨损试验机上采用往复运动形式测试涂层在牛血清润滑条件下的摩擦系数,通过测量涂层磨损后磨痕深度表征涂层磨损程度.结果表明：飞秒激光加工织构具有良好的表面形貌,一定参数下的织构涂层摩擦学性能较未织构涂层有所改善,其中凹坑直径为Ф250μm织构涂层的摩擦系数值最低,且磨损量最小.

针对微/纳机电系统(MEMS/NEMS)零部件加工制造难题,研究具有亚衍射极限空间分辨率的飞秒激光双光子聚合加工方法,搭建钛蓝宝石飞秒激光微纳加工系统,对液态聚合物材料进行飞秒激光双光子聚合加工工艺试验研究。结果表明随着激光功率的降低,单个固化点的尺寸减小,加工分辨率提高;扫描步距减小,所加工工件的表面粗糙度数值减小,但加工效率降低。基于CAD软件设计出微米墙和纳米线构成的三维微纳结构,利用飞秒激光双光子聚合加工得到该三维微纳结构实物,通过优化工艺参数加工出直径小于100nm的纳米线,从而证明飞秒激光双光子聚合加工方法为微/纳器件的制造提供了一种有效方法。