提出了一种基于双镜环行光路的新型非平面多程激光放大器，它具有结构简单、体积小、空间对称性好、调节容易、光通放大次数多的优点。信号光束在放大器腔内沿着立体环行的非平面空间对称路径多次通过激光介质被放大，可在小型激光介质中获得高功率的放大激光输出。对放大器腔内光路进行了理论建模和参量分析，给出了部分光路模式的模拟图，分析了光路损耗与功率放大；初步设计了基于Yb:YAG薄片和激光二极管(LD)端面抽运的全固态非平面多程薄片激光放大器，适用于高功率激光放大。

提出并实现了由热键合直角棱镜与角锥棱镜构成的新型946 nm及473 nm单频非平面环形激光器.直角棱镜由无掺杂的YAG晶体和2 mm厚的Nd∶YAG晶体热键合形成，可提供激光增益、光路闭合及对946 nm激光起偏等多种复合功能.角锥棱镜由熔融石英材料构成，在环形永磁铁作用下，提供法拉第旋转作用.实验上实现了该结构的946 nm腔内倍频，并获得了473 nm单频单向激光输出.

针对热键合直角棱镜和角锥棱镜构成的946 nm激光器,详细讨论了输出端946 nm介质膜反射镜对单频运转的影响及热稳定性问题。指出通过改变p分量的透射比不能有效增加腔内激光的线偏振度;增强施加在角锥棱镜上的磁场强度,不仅可以显著提高腔内激光的线偏振度,减小输出激光的损耗,而且可在提供相同环路损耗差的情况下,降低对946 nm激光p分量的高透要求。通过传播矩阵方法,研究了该准单块非平面环形腔的热稳定性及高斯光束能量分布问题。

报道了一种利用非线性光学频率变换技术生成深紫外激光的固体激光系统。此系统采用基于CLBO晶体和频的频率变换方案, 参与和频过程的两路激光分别是一台全固态声光调Q Nd:YVO4激光器输出的1064 nm近红外激光和一台灯抽运电光调Q倍频Nd:YAG激光器抽运的钛宝石激光器输出的三倍频238.7 nm紫外激光。对系统中的调Q倍频Nd:YAG激光器、钛宝石激光器、BBO三倍频模块、调Q Nd:YVO4激光器以及CLBO和频模块进行了详细描述。最后, 在实验中获得了最高功率217 μW, 重复频率10 Hz的195 nm深紫外激光输出。

提出了由热键合直角棱镜与角锥棱镜构成的非平面环形激光器, 通过将环形磁铁施加到材料为熔融石英的角锥棱镜上, 实现了该激光器的946 nm单频运转。直角棱镜由未掺杂YAG和Nd∶YAG晶体热键合形成, 充当激光增益介质。采用芯径为200 μm, 数值孔径为0.22的光纤耦合半导体激光器进行端面抽运, 得到了160 mW的连续946 nm单频激光输出。

高速微粒速度测量技术是空间高速粒子地基模拟系统中的一项关键技术。设计并实现了一种利用激光光幕对高速运动微粒的非接触式速度测量系统, 分析了测量误差以及进一步提高测量精度的方法。该系统以高功率半导体激光器作为光源,同时采用PIN光电二极管作为光电探测器, 利用接收侧向散射光脉冲作为起始和结束信号以测量微粒的平均速度。实验结果表明, 该系统可对速度范围为1～10 km/s, 直径大于100 μm的高速微粒进行测速, 精度优于1.8%。

与直接阈值检测相比,采用数字相关技术是提高激光脉冲测距系统灵敏度的有效途径。引入数字极性相关算法,可以有效地减少相关函数处理所需的硬件支出,在单个超大规模集成电路(VLSI)芯片上实现并行的相关运算,提高数据吞吐量。通过仿真计算验证了此数字极性相关系统在弱信号激光测距中的效果,分析了脉冲重复频率、起始处延时、脉冲间隔抖动、脉冲宽度以及采样频率对输出结果的影响,为设计适用于数字相关检测的激光光源提供了理论依据。

研制出双控声光调Q全固态红外激光器。应用专门研制的双控驱动器,代替普通声光调Q全固态红外激光器中独立的激光二极管(LD)驱动器和声光Q开关驱动器。在双控驱动器中,抽运源激光二极管和Q开关都工作在与输出激光脉冲相同重复频率的间断工作状态。在每一个周期中,激光二极管在输出激光脉冲前的某一时刻打开,在输出脉冲后的适当时刻关断。声光Q开关在激光二极管打开前的某一时刻开始工作,在激光二极管关闭后的某一时刻停止工作。与普通声光调Q全固态激光器相比,在输出激光脉冲重复频率相同的情况下,双控驱动全固态红外激光器能耗减少50%以上,主要部件温升减少10 ℃以上,达到热稳定的时间减少到23%,用1 W的激光二极管抽运, 得到了脉宽16.8 ns,峰值功率4 kW的无寄生脉冲的激光输出。

实现了重复频率高达100 kHz,紧凑的全固态激光二极管抽运的声光调Q 473 nm腔内倍频蓝光激光器。使用5 mm长的Nd∶YAG作为激光介质,倍频采用了10 mm长的I类非临界匹配LBO晶体,激光器外形尺寸为11 cm×6 cm×3 cm。使用2 W的激光二极管抽运,20 kHz重复频率下,得到平均功率为64.8 mW 的473 nm稳定输出,总光光转换效率为3.2％。在1 kHz重复频率下,得到脉冲宽度为23 ns,峰值功率接近700 W,单脉冲能量达到16 μJ的稳定的473 nm激光脉冲。推导了准三能级系统的储能公式。此公式与以前的结果不同,认为有效储能时间不等于上能级寿命。通过实验结果的分析验证了这个结论。

研制了激光二极管(LD)抽运的高效高重复频率声光调Q Nd∶YAG陶瓷微型激光器件。激光器采用激光二极管纵向同轴抽运Nd∶YAG陶瓷得到1064 nm近红外激光输出,采用熔融石英作声光介质,声光调Q重复频率1 Hz～115 kHz可调。使用2W的激光二极管抽运,获得脉冲宽度16.4 ns,峰值功率2.46 kW,单脉冲能量40.5 μJ的稳定运转。在重复频率110 kHz时获得495 mW的平均功率,总光光转换效率达24.75%。研究了重复频率及抽运功率对声光调Q脉冲激光器性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释。