脉冲宽度为皮秒的红光激光器，具有脉冲宽度窄，峰值功率高的优点，使其在工业、医疗、科研和信息存储等方面具有广泛的应用。本文采用声光锁模(AOML)的方式设计了一款具有窄线宽、高转换效率，输出波长为660 nm的全固态皮秒激光器。该激光器采用半导体侧面泵浦的方式，通过优化谐振腔型，并使用两块LiB₃O₅ ( LBO )晶体进行腔外倍频，最终获得最大输出功率为8.6 W的660 nm激光输出。激光器采用脉冲侧面泵浦的模式，获得的锁模脉冲频率为100 MHz，脉冲宽度为887 ps。1319 nm至660 nm激光的倍频转换效率可达41%。

紫外激光器是研究紫外共振拉曼光谱的重要工具，拉曼信号可以通过共振拉曼效应得到增强，从而降低拉曼测量的探测极限。本文研究了一种输出波长为228 nm的窄脉宽全固态紫外激光器。首先，以Nd:YVO₄作为增益介质，采用电光调Q腔倒空技术，实现了纳秒量级914 nm基频光输出。然后，经过偏硼酸锂(LBO)晶体产生二次谐波，最终经偏硼酸钡(BBO)晶体获得四次谐波228 nm紫外激光。在此基础上，进一步研究了不同重复频率时基频光和倍频光功率的变化规律，优化了紫外激光器的输出效率。实验结果表明：当总抽运功率为30 W时，在10 kHz重复频率下，可获得最高平均功率为84 mW的228 nm紫外激光输出。228 nm激光在5~25 kHz重复频率范围内连续可调，脉冲宽度保持在2.8~2.9 ns，能够满足紫外光谱检测技术领域的应用需求。

371~385 nm波段的紫外激光器可以应用在超精密材料加工、激光多普勒冷却、光子纠缠和量子通讯等诸多领域。为实现这一波段激光输出，报道了一台可调谐翠绿宝石连续紫外激光器。首先，采用了水平偏振的635 nm红光半导体激光二极管阵列作为抽运源。其次，选用V型折叠腔结构，端面泵浦了长度为10 mm、Cr³⁺掺杂浓度为0.2at.%的国产翠绿宝石晶体，再利用长度为7 mm的I类位相匹配偏硼酸钡晶体进行腔内倍频。最后，微调节BBO晶体角度，实现了波长可连续调谐的371~385 nm连续运转的紫外激光输出。当泵浦光功率为17 W时，在波长为378 nm处得到最大稳定输出功率为1.25 W，泵浦光到紫外光的最大转换效率约为7.3%，波长为378 nm紫外激光光束质量因子沿着x和y方向分别为1.13和1.12。

为了提高半导体检测用深紫外激光器的检测效率，需要搭建高功率、高重频257 nm深紫外皮秒激光器实验平台。本文以光子晶体光纤放大器和腔外四倍频结构为基础，进行了257 nm深紫外激光器的实验研究。种子源采用中心波长为1030 nm、脉冲宽度为50 ps的光纤激光器，输出功率为20 mW，重复频率为19.8 MHz。通过两级掺镱双包层（65 μm/275 μm）光子晶体光纤棒放大结构，获得了1030 nm高功率基频光。利用二倍频晶体LBO、四倍频晶体BBO，采用腔外倍频方式获得了257 nm深紫外激光。种子源通过两级光子晶体光纤放大器输出的1030 nm基频光，输出功率为86 W，经过激光聚焦系统后，倍频得到二次谐波515 nm激光输出功率为47.5 W，四次谐波257 nm深紫外激光输出功率为5.2 W，四次谐波转换效率为6.05%。实验结果表明，该结构可获得高功率257 nm深紫外激光输出，为提高半导体检测用激光器的检测效率提供了新思路。

太赫兹时域光谱不但包含了样品的化学信息和物理信息, 还承载了设备噪声、 样品状态、 环境参数等多方面的背景信息, 其光谱的多元性可能影响模型的性能, 降低预测精度。 能否在复杂、 重叠、 变动背景下从光谱数据中提取目标组分的特征信息, 去除冗余变量, 筛选特征谱区, 对太赫兹光谱定量、 定性分析至关重要。 以L-酒石酸为研究对象, 在室温下采集6个浓度: 10%, 20%, 40%, 50%, 60%和80%, 共计342个样本的L-酒石酸太赫兹吸收光谱。 利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法, 基于6-31G^*(d,p)基组对L-酒石酸单分子模型进行优化并对其太赫兹频谱特性进行理论模拟计算, 分析对应特征波峰的分子振动模式, 得到0.2~1.6 THz频段吸收谱。 与实测吸收谱进行对比, 实验所测结果与理论计算结果对应的吸收峰位置基本吻合。 采用自举软缩减法(BOSS)对L-酒石酸的太赫兹吸收谱进行特征谱区筛选, 并与竞争性自适应加权采样(CARS)、 蒙特卡洛无信息变量消除法(MC-UVE)和间隔区间偏最小二乘法(iPLS)3种经典特征谱区筛选法进行对比, 分析结果显示BOSS算法选取的有效谱区与DFT理论计算特征谱区重合度最优。 分别使用全谱PLS, CARS-PLS, MC-UVE-PLS, iPLS及BOSS五种算法对L-酒石酸光谱进行建模回归分析, 实验结果表明, 四种谱区筛选方法相较于全谱PLS模型, 预测精度均有所提高, 其中BOSS算法预测能力提高最为显著, 其交互验证均方根误差(RMSECV)、 预测均方根误差(RMSEP)、 训练集决定系数(Rtrain2)和测试集决定系数(Rtest2)分别为0.026 0, 0.026 0, 0.988 1和0.987 5, 相较其他模型有更高的预测精度和模型稳定性, 为实现基于太赫兹光谱技术的快速定量检测提供了一种有效的方法。

采用V型腔腔内二倍频和透镜聚焦方式腔外四倍频结构，基于Nd：YVO₄准三能级激光系统914 nm基频光级联非线性光学频率变换获得连续波228 nm激光输出。在通常情况下，与脉冲运转方式相比，连续运转激光实现透镜聚焦腔外倍频需要较高的平均功率和较好的光束质量。为了获得较高457 nm连续激光输出性能，理论计算V型腔分臂的长度变化对腔内不同位置光斑大小的影响；实验研究了V型腔不同分臂长度对LD端泵Nd：YVO₄/LBO产生457 nm激光输出性能的影响。最终，在泵浦功率为26 W时，获得功率为2.2 W的TEM₀₀模连续波457 nm激光输出，利用I类临界相位匹配BBO晶体对其进行腔外倍频，获得功率为6 mW的228 nm连续波深紫外激光，激光光斑呈椭圆形，一小时内功率稳定性为1.8%。