纳米材料有着许多体材料不具备的光学特性，而这方面的研究一直是纳米科技中的热点之一。我们在研究半导体激光器(laserdiodes，LD)光束与物质相互作用时，偶然发现了真空中纳米碳灰膜(Carbonsootfilm)在高于某功率密度阈值(103-106W/cm2)的激光诱导下能发刺眼白光的现象，本文将通过理论和实验对这一现象的机理进行分析，并进行一些应用探索。　　 首先，我们在第二章具体介绍了上述现象，即用聚焦的波长λ为655nm、功率为35mW的应变多量子阱半导体激光器(MQW-LD)光束照射-德国产的Crookes辐射计叶片黑面，当叶片处在其焦点处时(此时激光功率密度高于某一阈值)，可以发出刺眼的白光，原本转动的叶片停止了转动。甚至在功率仅为5mW的聚焦的激光笔照射下也能激发出白光。由于黑面上的材料并未被破坏，并考虑到辐射计的工作原理(由黑面吸收光能加热其附近残余气体引起热蠕流所致)，这一现象似乎并非激光加热所导致的热辐射；实验中，我们对材料作了分析，最终确定为碳灰颗粒，并测得该现象的激发速度(上升沿)小于0.1μs，它的下降沿为101ms量级，远小于普通热辐射的寿命。由于其光谱很宽，具有很好的显色性，预示着在应用上的潜力。　　 在第三章中，我们主要介绍了在探索纳米碳发白光过程中偶然发现的普通InGaAs半导体激光器的三光束输出，即常规的InGaAs/GaAs/AlGaAs多量子阱激光器除了发射980nm红外激光和非线性内倍频490nm蓝绿光以外，还存在深紫外辐射。实验中测得内倍频光的功率10μW左右，而深紫外辐射的功率则接近0.1mW。对多种纳米材料的光致发光(Photoluminescence，PL)实验表明，通过掺杂不同的半导体纳米材料及镀膜等方法优化谐振腔可以进一步调节紫外输出的波长和功率。内倍频光的发现否定了我们在白光光谱中发现的小特征峰为碳材料所致，有助于我们分析碳的白光辐射机理，同时，这个方面的研究将给短波长半导体激光器的研制提供新的方向和选择。　　 在第四章，我们首先运用了激光诱导白炽光(LⅡ)技术中的能量平衡方程，并进行修改和简化，接着对碳的白光辐射进行了分析。由于真空条件和碳灰膜材料的疏松结构，使材料有着非常低的热导率，致使碳粒吸收激光能量后只能主要以光辐射(包括热辐射和荧光发射)的形式耗散。理论上，我们先假设只靠热辐射形式耗散而没有荧光，所得结果与实验所测较为一致，证实这是一种纳米级的热辐射，我们称之为纳米特征辐射，其发射率变为纳米碳粒尺寸的函数。它可以有很好的显色性能，预示着在照明上的应用潜力。我们还通过Raman谱和高分辨透射电镜(HRTEM)分析和研究了样品在激光照射前后的结构变化，发现碳灰颗粒在一定激光强度照射下会生成带缺陷的巴基葱，而这种结构通常是高温退火才会生成的，这进一步证实了激光加热导致了碳的纳米特征辐射。另外，大气中碳灰材料在激光照射下也很稳定，它不会象其它碳纳米材料(如碳管、C60等)一样产生浓烟并燃烧，我们认为，这是由于碳粒在激光作用下快速生成了结构更稳定的巴基葱所致。这一研究成果表明，用激光法制备巴基葱是一种快速简单的新方法。　　 为了探索碳的纳米特征辐射应用，我们在第五章尝试了用另一种更实用的电磁波来激发真空中的纳米碳灰膜。结果发现，带有金属基底的碳灰膜连同整个真空腔在微波激发下会发出刺眼的白光，而非金属基底的碳灰膜却不会被激发。光谱分析表明，除了碳的纳米特征辐射，白光中还有C2气体分子发光，它们的叠加光谱非常接近太阳光，这一现象主要是由于金属中受微波作用产生的感应电流加热表面碳粒气化所导致。因此，这种激发在照明领域的某些特殊应用是值得考虑的。此外，由于碳的纳米特征辐射具有比诱导激光束更小的发光面积，我们把它作为白光点光源，研究了透镜、圆形和方形位相型波带板在不同象散情况下的色散，结果表明，与以往在实验中所用的其它白光点光源(如白光LED、超连续谱、卤钨灯等)相比，它的效果更理想；又利用它对衍射的本性作了探索，证实了边界衍射波的存在，发现它总是成对地出现、并带着p相位差、其横向分量垂直于入射光束和它相应的边界取向。根据这一发现，我们就可以通过调整衍射物的边界来控制衍射，这对光学元件的设计有着重要的意义。　　 在第六章中，我们介绍了另一偶然发现的现象，即用普通光致发光与碳的纳米特征辐射作比较时，发现了ZnS：Cu和SrAl2O4：Eu荧光粉在受980nm的激光束和400nm紫光照射时会出现永久红外猝灭和短暂的红外增强现象。它们主要是由粉体中的缺陷能级所致，因此表现出受光控制的全光开关现象，即荧光粉所发的绿光可以由红外光控制使之变亮或变暗，这意味着在光纤激光、光通信领域可以通过掺杂并使光信号受这些引入的缺陷能级控制，然后用另一束光信号来影响缺陷能级达到控制光信号的目的，这就为今后全光开关的研究提供了一个新的选择方向。