采用非对称大光腔外延结构设计制备出976 nm InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱脊形半导体激光器，通过对外延结构的设计优化，以实现器件低远场发散角、低功耗的基横模稳定输出。所制备基横模脊形半导体激光器的脊宽为5 μm、腔长为1500 μm，在25 ℃测试温度下，可获得422 mW最大连续输出功率，峰值波长为973.3 nm，光谱线宽（FWHM）为1.4 nm。当注入电流为500 mA时，垂直和水平远场发散角（FWHM）分别为24.15°和3.90°。在15~35 ℃测试温度范围内对脊形半导体激光器的水平远场发散角进行测试分析，发现随着测试温度的升高，器件远场分布变化较小，水平远场发散角基本维持在3.9°左右。

利用同轴结构实现纳米粒子光学捕获，研究不同偏振光对光势阱的影响，并通过优化结构参数实现圆偏振下的等离激元涡旋场模式。研究结果表明：该同轴结构在线偏振光750 nm处透射率最大，并且在入射光强为1 μW/μm²时势阱深度达到17kBT；圆偏振光在同轴结构上方形成涡旋场，能量流势阱深度为8kBT。所设计的同轴结构扩大了光场作用范围，优化了光梯度力作用方向，提高了捕获低浓度小尺度粒子的效率。该研究结果对于低浓度生物分子光学捕获具有一定的参考意义。

长波红外量子级联激光器（QCL）具有波长设计灵活、体积小、寿命长等优点。目前单横模QCL较低的输出功率（1~3 W）是限制其应用的主要因素。光纤功率合束技术是提升输出功率的有效手段。然而由于长波红外波段缺少低传输损耗的玻璃光纤，使得高效率长波红外光纤功率合束的实现难度很大。本文研究了基于低损耗单模空芯光纤的长波红外激光功率合束技术。针对基横模长波红外QCL有源区尺寸大、发散角大的特点，设计了大数值孔径扩展光源双非球面准直镜，有效提高了单模光纤耦合效率。设计制备了无端面损耗的长波红外单模光纤束，光纤传输效率高达91.2%，实现了7.6~7.8 μm波段QCL的高效率合束。当4个长波红外QCL的输出总功率为2.27 W时，采用所设计的光纤耦合光学系统及制备的4×1单模空芯光纤合束器获得了1.5 W的连续输出，总合束效率为66%。此外，测量得到单根单模长波红外光纤耦合输出光的光束质量因子M²为1.2，光强分布和光束质量因子均优于QCL的直接输出激光，说明空芯单模光纤具有一定的非高斯光束模式净化作用。合束光束的传输质量因子为2.6，依然具有较好的光束质量。本文所研究的光纤合束方式对QCL的输出波长、偏振态均不敏感，且具有良好的可扩展性。实验结果表明，此方式可有效解决长波红外QCL单元器件输出功率偏低的问题。

利用光纤倏逝波耦合效应，设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤，构建了银/聚二甲基硅氧烷（PDMS）/石墨烯的电容型结构，腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示，在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号，并对腔内光进行调制，可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲，重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz，实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势，为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。

GH3536高温合金具有优异的耐腐蚀性和高温强度，常用于燃烧室和燃气轮机等高温零部件的制造。增减材复合制造（ASHM）技术综合了增材成形灵活性高和减材表面质量好的优势，是制造高性能GH3536零件的有效途径。由于ASHM采用增材和减材交替进行的方式，因此确定最优的增材工艺参数，选择合适的刀具类型对提高GH3536零件的制造质量具有重要意义。利用激光选区熔化制备了增材试样，检测了试样的相对致密度以获得GH3536的最优增材成形参数。利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射对最优增材成形参数下加工的GH3536的微观结构进行了观察。开展了GH3536的ASHM实验，研究了球头刀、圆鼻刀、平面铣刀三种不同类型刀具对试样减材加工表面质量的影响。结果表明：当激光功率为400 W、扫描速度为1750 mm/s时，增材试样无明显缺陷，相对致密度达到99.93%，是增材成形的最优参数；采用圆鼻刀加工的GH3536表面粗糙度可达0.211 μm。本研究可为GH3536零件的ASHM参数和刀具类型确定提供指导和参考。