激光器谐振腔输出的光束呈高斯分布，需要通过光束整形来提高均匀性，以满足应用的需求。从光学系统的特性出发，总结归纳了当前主要的三种激光光束整形技术，包括光阑法、场映射器法和多孔径光束聚焦法，分别介绍了三种激光光束整形技术的基本原理、应用范围和主要实现方法，阐述了不同激光光束整形方法的典型应用和研究进展，最后，综合讨论了激光光束整形技术目前所面临的问题及未来的发展方向。本综述对激光光束整形技术的研究具有一定的参考意义。

翠绿宝石晶体的热透镜效应会严重影响激光器的输出性能。首先通过建立晶体的热传导模型，合理设定边界条件并求解相应的热传导方程，对造成热效应的三个因素进行分析，计算了相应因素下热焦距的理论值。然后，利用谐振腔的临界稳定条件，对晶体的热焦距进行测量，测量结果与理论计算值基本吻合，证明利用谐振腔的临界稳定条件测量F-P腔的热焦距是可行的。最后，对不同腔长下的输入输出特性进行了分析，详细解释了在热效应的复杂影响下输入-输出曲线中的凹陷现象。在计算出最大抽运功率下的热焦距后，调整相应腔参数，可以使激光腔在整个抽运功率范围内处于稳定状态。研究结果对于减少热透镜效应的影响、提高激光器的性能具有重要的指导作用。

红外热辐射光源在光声光谱检测等领域具有重要的应用价值,明确其配光特性是后续光学系统设计的基础。根据水冷散热下红外热辐射光源辐射通量的变化规律,提出快速获取高功率红外热辐射光源配光特性的方法并对其进行相关验证。实验结果表明,光源辐射通量的最大值在80°的角度处,两侧的辐射通量缓慢减小,能量分散在0°~130°的角度范围内,其中54.5%的能量集中在50°~110°的角度范围内。在长时间稳定的辐射状态下对配光特性进行对比实验,验证快速测量方法的准确性和有效性。在ZEMAX软件中突破光源角度的限制,使用测得的数据建立模型并模拟实验流程进行验证。在缺少高功率红外热辐射光源配光曲线的情况下,所提方法可以简单快速地获取配光特性,为光学设计提供初始条件。

通过研究双折射晶体Nd∶YVO4的偏振特性,利用楔角为10°的Nd∶YVO4激光晶体和倍频晶体KTP(磷酸钛氧钾)在绿光激光器中构造了一个新型双折射滤波器。理论分析了KTP晶体的长度、基频光在KTP中的入射角度和KTP的温度对双折射滤波器选频的影响。实验中使用长度为4.4,5,7 mm的KTP,采用V型腔结构,最后分别获得了90,120,104 mW的单频绿光。实验结果表明,由楔形Nd∶YVO4和KTP构成的双折射滤波器成功实现了激光单纵模运转,且方法简单易行。当KTP晶体长度为5 mm时,测得楔形Nd∶YVO4/KTP激光器的单纵模运转温度范围约为5 ℃。

在物体原始计算全息图基础上, 基于Gerchberg-Saxton迭代算法, 给出了一种全息图的再现像放缩算法。该算法利用物像关系原理, 通过设定恰当的参数, 在指定再现位置处实现再现像任意比例的放缩, 能有效避免放大比例过大导致的照明不均匀等问题。在MATLAB平台进行数值模拟, 搭建基于硅基液晶纯相位空间光调制器的全息再现光路对算法进行验证, 在特定衍射位置处得到一张二值化图片在缩放比例分别取0.5、2和3时的再现像。对一张灰度图像放大再现, 分析该算法对再现像成像效果的影响。实验结果证明, 算法实现了预期的再现像放大缩小, 并且有效地提升了再现像的成像质量。

为了实现对激光投影白平衡的实时控制, 根据CIE1931和CIE1964标准色度系统, 对激光红绿蓝三基色组成的激光光源进行了颜色配比和色温研究。首先, 根据格拉斯曼颜色混合定律, 介绍了三基色混合白光色坐标和色温的获得方法。接着, 理论计算了红(638 nm)、绿(532 nm, 520 nm)、蓝(445 nm)激光器在目标色温6500和9300 K下的功率配比, 分析了实现6500～9300 K连续可调对应的功率配比变化; 然后, 对绿光波长变化对色温和亮度的影响以及功率下降引起的色温变化进行了分析。最后, 搭建了激光光源色温测试实验系统, 相比按照标准功率配比计算的理论色温值, 实验获得的色温结果偏低约15%。

基于层析法和Gerchberg-Saxton迭代算法, 计算得到了多个平面构成的三维物体的计算全息图, 并将该计算全息图加载于空间光调制器上, 获得了具备全视差的三维立体显示。基于以上方法, 对灰度图像进行显示, 获得了较高的像质。构建了由100个平面组成的立方体, 获得了立方体的三维图像。另外, 在计算全息图时附加了相位平移函数, 消除了由空间光调制器的栅格结构引起的多重衍射像噪声, 将能量利用效率提高到原来的379%。这样, 可获得高衍射效率、高像质且具备全视差的三维全息显示。

报道了一个内腔式连续波、单谐振1.9 μm和2.4 μm双波长激光输出的光参量振荡器(OPO)。实验采用单管半导体激光二极管(LD)抽运掺钕钒酸钇(NdYVO4)晶体，腔内抽运掺氧化镁的周期性极化铌酸锂(PPMgLN)晶体，得到1.9 μm和2.4 μm双波长连续激光输出。在室温下，当LD功率为5.5 W时，同时获得了750 mW、1.9 μm波长的信号光和370 mW、2.4 μm波长的闲频光输出，光光转换效率分别为13.6%和6.7%，总的转换效率达到了20%以上。测试5 h，功率不稳定性小于1.8%。另外还对不同长度的PPMgLN晶体进行了阈值和转换效率的特性分析。通过输出波长稳定性测试发现，对晶体的温度进行更好地控制，可以改善波长漂移的现象。

基于纯相位空间光调制器的计算全息显示系统的大尺寸再现，可从理论算法和实验光路两方面实现。在分析了计算全息成像原理的基础上，提出了利用傅里叶变换的相似性定理扩大再现像尺寸的方法，从理论上实现了再现物体频域到空域的可调节再现像尺寸的计算全息再现，并搭建了基于空间光调制器的实验平台，验证了再现像尺寸在原基础上扩大2.7倍后亦可清晰再现。在此基础上，利用相移原理，一定程度上实现了中央零级光斑的抑制。实验结果表明，该理论可有效实现计算全息再现像的放大，并在相移原理的辅助下得到不受中央零级影响的清晰再现像。

基于光源偏振补偿硅基液晶(LCOS)光学引擎的激光三维(3D)显示系统对传统的LCOS光学引擎引起的偏振光损失进行了补偿，使经由照明系统进入光学引擎的不同偏振方向的激光全部参与成像，既可以实现激光3D立体显示，还提高了二维(2D)显示时的光能利用率。进行2D显示时，入射激光的s偏振光和p偏振光分别对应于不同LCOS同时成像，成像后的图像在屏幕上相互叠加，投影后图像的亮度约为未进行偏振补偿时的2倍。当输入3D视频信号时，正交偏振的p偏振光和s偏振光分别对应于左右眼图像同时成像，观看者配戴由正交偏振片制成的眼镜，可实现双像分离，实现激光3D显示。