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。

分析了工业发动机湍流燃烧场诊断的需求和面临的挑战，介绍了燃烧流场组分浓度、温度和速度等主要参数的激光测量技术，给出了其基本原理、在燃烧场诊断中的应用和国内外研究现状，分析了不同技术的特点及其适用性。简介了多参数综合诊断的作用和进展。对目前诊断和测量存在的主要问题和发展趋势进行了探讨。

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。

为了解决传统光学测速技术需要添加示踪粒子的局限，发展了采用固体石英法布里-珀罗标准具检测流场固有分子瑞利散射光的多普勒频移来测量流场速度的技术。介绍了该技术的工作原理，主要分析了标准具性能参数、环境温度变化对系统测速性能的影响。建立了空间分辨的多点测速系统，通过光路设计，解决了环境温度变化对测量准确性的影响和提高了瑞利散射信号收集强度。通过高精度的数据处理方法，获得了马赫数1.5 喷管出口自由射流的的空间多点速度分布。结果表明，建立的测速系统和数据处理方法能够实现流场速度的精确测量。

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.

在高功率准分子激光系统建设中,希望能获得较短的脉冲宽度和尽量多的激光能量.实验研究了不同注入水平下,脉冲时间间隔对脉冲链放大波形和放大器提取效率的影响;基于四能级速率方程和准分子反应动力学建立了准分子激光放大模型,计算了多种注入方式下种子光的放大过程,对关键参数给出了量化描述,得到与实验相符的计算结果.研究结果显示:脉冲序列间隔为9.3 ns时,可获得约95%的连续注入情形下放大能量;对该准分子激光系统来讲,9.3 ns是比较合适的脉冲间隔.

高功率重频HF/DF激光因其具有的波长和功率优势成为当前中红外激光技术发展的热点之一。介绍了利用紫外预电离横向放电结构和工作气体循环系统建立的放电引发高功率重频HF/DF激光装置。在对激光工作介质SF6/C2H6混合气体放电特性和激光输出特性研究的基础上，开展了强电负性气体的重频均匀体放电技术和气体快速循环置换技术研究，解决了泵浦源重频放电能量在气体介质中的有效沉积和提取问题，实现了激光器50 Hz的重频稳定运行和能量稳定输出，HF激光的平均功率达到28 W，脉宽100 ns，峰值功率5.6 MW。

为解决金属材料在激光辐照过程中因时变能量沉积所致的热响应问题，构建了由多层氧化膜生长模型、吸收基底表面多层吸收膜模型和热传导方程组成的能量沉积-热响应时变耦合模型。多层氧化膜包括Fe2O3、Fe3O4和FeO等三层，Fe2O3和Fe3O4氧化膜初期以线性规律生长，后期以抛物线规律生长，其中Fe3O4氧化膜在250 ℃以上开始生长；FeO氧化膜在570 ℃后以抛物线规律生长。利用吸收基底表面多层吸收膜模型计算了不同厚度多层氧化膜的反射率；利用热传导方程计算样品温度，联立求解了激光辐照过程中样品温度和反射率的变化历程。最后，建立了积分球反射率测量装置，在线测量了不同功率1.06 μm连续激光辐照过程中45#钢的反射率和温度，实验结果与数值模拟结果吻合较好。

靶面焦斑合束数值模拟研究可为准分子激光角多路系统建设提供重要参考。首先介绍了靶面激光焦斑合束的计算方法，进而基于单束激光焦斑形态和光束指向稳定性开展了18束准分子激光靶面合束计算，给出了合束焦斑的形态及评价参数。最后，基于准等熵压缩实验的要求，研究了不同系统成像质量对激光指向稳定性的要求。研究表明：多束激光焦斑合束有利于提高焦斑均匀性；高系统成像质量需要较高的光束指向稳定性来保证合束焦斑的均匀性，否则高系统成像质量的优势得不到体现；系统成像质量较差时，光束指向稳定性处于一定范围内即可，更高的激光指向稳定性对焦斑的均匀性改善不显著。

建立了激光诱导偏振光谱(LIPS)和激光诱导荧光(LIF)联合的燃烧流场诊断系统，测量了CH4/AIR预混火焰中心不同高度处的OH荧光光谱和激光诱导偏振光谱，计算了OH的浓度及燃烧场温度分布。分析了燃烧炉表面对荧光收集效率的影响，并对两种技术的测量数据进行了分析比对，获得了火焰中心OH密度的分布规律。实验结果表明，联合LIPS和LIF两种技术测量CH4/AIR预混火焰参数是可行的，两种技术测量结果的一致性较好，OH浓度的相对偏差小于5%，温度的相对偏差小于8%。