报道了一种基于偏振锁相的自适应非线偏光-线偏光的产生方法。将激光器输出的非保偏光分成两束偏振态相互垂直的线偏光，基于偏振相干合成的原理，利用基于随机并行梯度下降算法的相位调制器将两个偏振态的光束的相位差锁相到mπ，合成输出的光束即为高消光比的线偏光。理论上，建立了该方法的数学模型，并分析了各种因素对输出消光比和转换效率的影响。实验上，利用空间结构的光路，搭建了相应的实验系统，实现了非线偏激光到线偏振光的自适应偏振转换，获得输出激光偏振度为93.5%，转换效率为88%的线偏振激光输出。

基于广义的惠更斯-菲涅耳原理得到的部分相干电磁涡旋光束经光阑透镜聚焦后的传输方程, 研究了聚焦场几何焦平面附近的光强分布和相干度分布。结果表明, 部分相干电磁涡旋光束的拓扑荷数、截断参数、归一化相干长度均会影响聚焦场的涡旋暗区域的大小和相干度分布, 可以通过选择合适的参数值获得所需的涡旋暗区：涡旋暗区域的大小随着拓扑荷数和归一化相干长度的增大而增大, 其涡旋亮环的最大强度的位置随着归一化相干长度和截断参数的减小而向光阑处移动。此外, 聚焦场的有效相干长度随着归一化相干长度和拓扑荷数的增加而减小; 并且随着传输距离的增大, 有效相干长度越大。

基于Richards-Wolf的矢量衍射积分公式,研究了椭圆偏振涡旋光束经高数值孔径透镜聚焦的聚焦特性, 着重分析了椭圆偏振涡旋光束深聚焦的光强、相位和角动量分布特性, 比较了相关参数变化对深聚焦特性的影响。研究表明, 椭圆偏振涡旋光束经过高数值孔径透镜聚焦以后, 在焦平面附近会得到具有广泛应用的椭圆光斑, 通过调整相应参数, 该椭圆光斑可以旋转一定角度, 其大小和形状也会发生变化。而且椭圆偏振涡旋光束深聚焦以后, 光束本身带有的自旋角动量会转化成轨道角动量。这些研究成果对于椭圆偏振涡旋光束在实际中的应用有着十分重要的意义。

基于径向偏振光的广泛应用, 从理论与实验上研究了径向偏振光的产生与传输。实验上, 得用阶跃型相位跃变器在腔外将两束偏振正交的TEM00模光束分别转化为偏振正交的TEM01与TEM10模光束, 利用马赫-曾德尔干涉仪将产生的TEM01与TEM10模光束进行相干叠加得到径向偏振光。理论上, 用标量衍射积分对TEM01与TEM10模光束的产生, 以及通过相干叠加得到的径向偏振光进行数值模拟。同时指出实验上的误差对产生径向偏振光的影响, 以及研究了传输过程中实验上所获得的径向偏振光光斑的变化。聚焦径向偏振光可产生极小的焦斑以及纵向场分量, 因此有望在粒子加速、高分辨显微镜以及材料加工等方面得到广泛应用。

从随机电磁光束的相干和偏振性的统一理论出发,利用交叉谱密度矩阵传输公式,推导出随机双曲余弦高斯(ChG)电磁光束通过透镜后2×2交叉谱密度矩阵的传输解析公式,并用以表示任意两点的互偏振度,即纵向互偏振度(LDCP)和横向互偏振度(TDCP)。研究表明,随机ChG电磁光束的互偏振度与透镜焦距及随机ChG电磁光束的参数,例如随机ChG电磁光束系数比、离心参数和自相关长度等有关。随机高斯谢尔模型(GSM)电磁光束通过透镜的互偏振度可作为随机ChG电磁光束离心参数为0的特例得出。对主要结果用数值计算作了说明,并给出相应的物理解释。

通过精确的偏振测量实现太阳中低层磁场遥感是1m口径红外太阳望远镜的重要科学任务.为了实现高精度高效率的系统偏振定标,需要对望远镜系统进行偏振建模.分析了该望远镜折轴光路仪器偏振的周天和季节变化,以及望远镜真空封窗的应力双折射效应.结果显示折轴光路的偏振效应主要表现为线偏振与圆偏振之间的交扰,交扰程度最大达0.7.同时,由于像旋速度巨大,临近夏至期间太阳接近中天时偏振交扰会呈现一个震荡过程.封窗在重力和真空载荷的共同作用下,总的偏折特性可等效为一个位相延迟片；并且延迟量随望远镜高度角变化而变化.当望远镜指向水平时偏振交扰最明显,达1.2×10-2.

基于非Kolmogorov谱模型和广义惠更斯-菲涅耳原理，以双曲余弦高斯(ChG)涡旋光束为例，对部分相干ChG涡旋光束在非Kolmogorov大气湍流传输中拓扑电荷的守恒距离做了详细的研究。研究表明，广义结构常量C～2n越大，广义指数参量α越小，湍流内尺度l0越小，空间相关长度σ0越小，束腰宽度w0越大，则拓扑电荷守恒距离越小，而湍流外尺度L0和双曲余弦部分参数Ω0对拓扑电荷守恒距离无影响。

研究了基于相干布居囚禁(CPT)现象的平行线偏振相干激光所激发的87Rb原子，并获得了对比度较高的CPT共振信号。实验结果表明，平行线偏光激发方案是一种很有前途的能替代传统双色圆偏振光激发原子的实施方案。该方案结构简单，功耗小，有较好的用于高稳定度小型化CPT原子钟的前景。

通过求解密度泛函理论中的含时科恩-沈（TDKS）方程，对Ne原子光电离过程进行了数值模拟，发现了在高强度极紫外（XUV）激光脉冲作用下的三重动量相关（TMC）现象。计算结果显示了不同轨道电子具有不同电离特性，发现对于高强度XUV激光脉冲，Ne原子p轨道电子的电离主要发生在沿着轨道纵向的方向上。通过计算各轨道电子的动量分量，发现轨道电子的平行动量相互关联，垂直动量也相互关联，但平行动量和垂直动量之间并不关联。这些相互关联的关系可以由轨道形状、轨道朝向和激光偏振来解释。模拟结果显示了内层轨道电子也可以发生显著电离现象。

提出了用波晶片产生可调矩形空心光束的新方案，根据晶体的双折射性质设计波晶片的厚度分布，使波片分别对o光、e光形成4台阶相位板和π 相位板，线偏振光垂直于波晶片表面入射，便可获得截面为矩形的空心光束。调节透光窗口的长和宽，则可调节空心光束截面的长与宽之比，光路简单，调节方便。用长焦距透镜组和圆锥面棱镜组成的光学系统聚焦衍射光，可获得近似无衍射矩形空心光束；用高数值孔径透镜聚焦，可获得矩形“空心饼”光束。