为了提高表面放电光泵浦源的寿命, 以Al2O3陶瓷作为放电基板, 研制了分段表面放电光泵浦源。基于放电电压和电流波形, 详细研究了泵浦源的放电周期, 放电通道电阻, 能量沉积效率和等离子体功率密度。发现泵浦源的放电周期、放电通道电阻和能量沉积效率均随放电间隙长度和混合气体气压的增大而变大, 随充电电压的增加而减小; 而等离子体功率密度主要取决于充电电压和放电间隙长度, 基本不随混合气体气压的改变而变化。在充电电压为268 kV, 气压为100 kPa, 放电间隙长8 cm的条件下, 泵浦源的能量沉积效率约为82％, 等离子体功率密度达到了936 MW/cm。实验研究表明: Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源具有良好的放电特性, 较同等条件下聚四氟乙烯表面放电光泵浦源的等离子体功率密度更高, 可产生更强的真空紫外辐射, 辐射亮度温度大于23 kK。Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源适用于光泵浦XeF2气体形成大功率XeF(C-A)蓝绿激光。

为了避免阳光背景干扰, 针对XeF(C-A)蓝绿激光水下应用需求开展了激光线宽压缩实验以提高信噪比。采用内置标准具的光栅谐振腔开展相关实验。利用光栅腔实现亚纳米级的激光线宽输出, 然后在此基础上, 通过插入标准具进行更精细的激光线宽压缩实验。利用光栅腔, 采用1 200线/mm光栅并提高光栅辐照面积可以实现0.14 nm的激光线宽输出。腔内插入反射率为50%的标准具, 可以进一步将激光线宽压缩至39 pm, 激光单脉冲能量约为65 mJ, 脉冲宽度为1 μs。实验结果表明: 尽管XeF(C-A)蓝绿激光器的增益系数较低, 但是通过优化光栅和标准具的工作参数, 对谐振腔光学损耗进行合理的控制, 激光器可以实现10 pm量级的激光线宽输出。

气体介质稳定体放电是放电激励气体激光器高效输出的基础和前提, 预电离是实现高压气体介质稳定体放电的有效技术途径之一。基于放电激励脉冲HF激光器电气结构总体设计要求设计了结构紧凑的紫外光自动预电离装置, 并对其在气体介质中预电离产生的初始电子数密度进行了数值模拟。模拟结果表明: 在整个放电区域内初始电子数密度均在109/cm3左右, 满足介质体放电要求。通过激光器能量输出实验评估了预电离效果, 对SF6和H2混合气体介质, 在充电电压较低时, 输出能量有数倍的提高; 对SF6和C2H6混合气体介质, 在充电电压20 kV时激光器输出能量由200 mJ提高至297 mJ, 提高了近50%。实验结果表明: 该预电离装置对改善激光器能量输出特性有明显效果。

采用中心波长为975 nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN, 并在谐振腔内插入主动调Q元件, 获得了工作频率为1~10 kHz的2.8 μm激光主动调Q脉冲输出.在工作频率为10 kHz条件下, 获得了最大单脉冲能量为134.5 μJ、脉宽为127.3 ns、峰值功率为1.1 kW的脉冲输出.

以光纤光栅对为激光腔、双包层掺镱光纤为增益介质、976 nm半导体激光器为泵浦源，研制全光纤化的1 150 nm波段长波光纤激光振荡器.在室温下实现了最大平均输出功率为12.7 W的1 150 nm波段单模光纤激光输出，激光振荡器的光光转换效率为42.33%.最大功率输出时，激光中心波长为1 150.48 nm，光谱的3 dB线宽为0.45 nm，边模抑制比达38 dB.该研究对研制1 150 nm波段高功率光纤激光振荡器具有一定的参考价值.

采用中心波长为975 nm 半导体激光器(LD)抽运高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN，并在谐振腔内插入机械斩波器，获得了2.8 μm 激光机械调Q 输出。研究了激光器在不同抽运功率，不同工作频率条件下的输出特性，分析了脉冲分裂的原因。通过控制适当抽运功率，激光器工作在3.5 kHz 条件下，获得了最大单脉冲能量84.5 μJ，脉宽250.3 ns，峰值功率超过300 W 的脉冲输出。

报道了输出功率为瓦级，调谐范围超过100 nm 的中红外2.8 μm 波段光纤激光器。采用中心波长为975 nm 半导体激光器抽运高掺铒氟化物(Er:ZBLAN)双包层光纤，以闪耀光栅为调谐元件，室温下实现了功率大于1 W、宽范围可调谐的2.8 μm 波段光纤激光输出，最大调谐范围达122 nm。激光器在波长2.831 μm 处输出功率为1.02 W，斜率效率为21.6%。

由于调谐元件置于主腔外时，插入损耗影响小，可以扩展调谐范围, 本文采用外腔棱镜和光栅调谐结构研制了全固态Cr∶LiSAF激光器。分析了外腔调谐结构的基本原理，分别选用棱镜和光栅作为调谐元件，研制了棱镜外腔调谐Cr∶LiSAF激光器和光栅外腔调谐Cr∶LiSAF激光器。分析对比了棱镜和光栅调谐的输出功率、光谱、调谐范围等特性以及镜片镀膜对输出特性的影响。进行了调谐实验， 结果显示：选用棱镜作为外腔调谐元件时，在325 mW的吸收泵浦功率下实现了785~985 nm的调谐，输出功率最高达21 mW。选用光栅作为调谐元件时，亦可实现785~985 nm的调谐，最大输出功率为20 mW，光谱的半峰全宽（FWHM）为0.12 nm。得到的结果表明外腔全固态Cr∶LiSAF激光器可以实现窄线宽、宽谱调谐输出。

基于Al2O3陶瓷、BN陶瓷和聚四氟乙烯三种基底建立了分段表面放电光泵浦源,对比研究了这三种表面放电光泵浦源的电学特性、辐射特性和烧蚀特性.利用放电波形计算了表面放电光泵浦源的等效电感、等效电阻和沉积效率,应用光谱法比较了它们的紫外辐射强度,并采用平均线烧蚀率评估了三种泵浦源的耐烧蚀性能.通过比较研究发现,在充电电压为13.5~26.8 kV、间隙长度为8 cm、放电室内混合气体气压为100 kPa条件下,三种泵浦源中 Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源的沉积效率最高,大于82%;辐射光谱具有紫外增强效应,紫外辐射最强;平均线烧蚀率最小(小于0.15 μm/shot),耐烧蚀性能最好.研究结果表明采用Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源作为大功率重频XeF蓝绿激光器的泵浦源,可提高XeF蓝绿激光器的寿命.

基于半导体可饱和吸收镜,实现了3 μm波段被动调Q光纤激光器平均功率瓦级输出.激光器最大平均功率为1.0 W,对应的最大脉冲能量及最大峰值功率分别为6.9 μJ和21.7 W.激光器斜效率为17.8%,最高重复频率为146.3 kHz,最小脉宽为315.0 ns.