基于分数Talbot效应,利用纯位相光栅设计了一种二维棋盘格状阵列照明器。利用菲涅尔衍射理论分析了平面光波照射下纯位相光栅衍射光场,得到位相调制为(0,π/2)的二阶纯位相光栅可以实现压缩比为2的棋盘格状阵列照明。利用二元光学器件制作技术,在光学玻璃基底上制作了位相光栅。在扩束激光光束照射下,在分数Talbot距离处获得了效率为83.2%的棋盘格状明暗相间光斑阵列。实验结果很好地验证了理论分析结论。研究结果对于光互连、光通信、光电混合处理领域中阵列微光束生成和应用都具有较高的理论和实用价值。

航空发动机中涡轮盘及涡轮叶片的服役条件不同，通过制备梯度材料可以避免涡轮盘与涡轮叶片连接处提前失效。然而，梯度过渡区的成分变化会导致合金组织改变，是影响性能的关键。为探究合金成分变化对镍基梯度材料显微组织的影响，本团队选用镍基粉末高温合金和定向镍基高温合金为原料，利用激光快速熔炼技术，通过调整两种合金的混合比例，制备出了11种典型成分的合金锭；研究了合金成分对梯度合金晶粒形貌和析出相的影响，重点探讨了合金的枝晶形貌、析出相尺寸和含量随合金成分的变化规律。结果表明：激光快速熔炼11种成分镍基合金锭显微组织中的一次枝晶和二次枝晶臂均比较发达，合金成分改变对枝晶形貌的影响较小，平均一次枝晶间距约为110 μm，显微组织均由γ相、γ′相、碳化物和γ/γ′共晶组成；随着镍基粉末高温合金含量的降低，合金锭中γ′相的含量和尺寸不断增加；由于元素偏析，γ′相形成元素Al、Ti、Ta、Nb会偏析在枝晶间，导致枝晶间γ′相的含量及尺寸均大于枝晶干。11个试样的显微硬度值相差不大，整体硬度值分布在500 HV左右。

作为波片最重要的技术参数，波片相位延迟量的精确度会直接影响整个偏振光学系统的性能，在有些情况下，使用前需要对其进行精确测量。根据偏振干涉光谱曲线分布特性提出了一种测量波片相位延迟量的方法。此方法是将待测波片置于起偏镜和检偏镜之间，利用分光光度计测量一定范围内光谱透射率曲线，通过精确提取曲线上定值透射率对应波长，利用公式可同时获得待测波片的绝对相位延迟量、有效相位延迟量、波片级次、波片厚度等多个光学参数。理论分析和实验结果表明，该方法适用于具有任意延迟量的晶体零级或多级波片，具有测量精度高、对起偏镜与检偏镜透振方向和待测波片快轴方向调节无严格要求、操作简单的优势。

基于偏光干涉理论, 提出一种宽光谱范围内测量波片相位延迟量和厚度的方法。利用矩阵光学方法分析了光谱透射率曲线与中值透射率直线交点波长之间的关系, 给出待测波片的相位延迟量、波片厚度等多个物理量的计算公式并进行了误差分析。误差分析表明本方法相位延迟量测量最大误差为3.38°, 厚度测量最大误差为0.66μm。实验上利用分光光度计验证了本方法的有效性。本方法能够实现波片多物理量的同时测量, 且调节过程对于起偏器、检偏器透光轴方向及待测波片快轴方向无严苛要求, 测量过程对波片也无损伤和污染, 在波片加工、使用前质量评估等方面都具有一定的应用价值。

采用1064 nm脉冲激光作为泵浦光，通过高压氘气的受激拉曼散射变频实现1.56 μm拉曼激光输出，并建立了计算受激拉曼散射与聚焦特征之间关系的模型，实现了对实验工作的指导。采用两次聚焦的设计，通过氘气气压以及聚焦参数等变量的优化，实现最高82.4%的光子转换率。为了提高1.56 μm拉曼激光的单脉冲能量，采用降低气压、提高泵浦光脉冲能量等方式，实现了最高245 mJ的脉冲能量，并通过倍频实现了780 nm激光输出，从而获得一种产生780 nm波长高峰值功率脉冲激光的方法。

高效宽带的三次谐波转换是激光惯性约束聚变驱动器的关键技术之一。超辐射光的宽带特性以及宽、窄带和频方案为这一研究提供了新的实现途径。本文基于超辐射光特性,建立了其三倍频过程数值计算模型,并分析了时间高相干基频光与超辐射倍频光和频的效率和光谱特性演化。与超辐射光直接三倍频相比,宽、窄和频方案能够有效地减小群速度失配对超辐射光三倍频效率的影响,可以将超辐射光三倍频效率提升至44%,输出三倍频带宽可达到1.9 THz,该结果可指导超辐射光三倍频系统的设计与相关实验研究。

532 nm激光泵浦H₂,CH₄和CO₂三种拉曼活性气体混合物时产生的拉曼激光覆盖较宽的可见光波段,可以作为多光谱激光的照明光。分别讨论了单种气体中的受激拉曼散射和四波混频过程,比较了各阶拉曼分量随压力和泵浦能量的变化。发现在低压条件下,当高能量激光泵浦时,每种气体的各阶斯托克斯分量(尤其是一阶斯托克斯光)的转换效率基本保持稳定。在混合拉曼活性气体的实验中,通过控制不同气体之间的压力比,实现了13条光谱线的同时输出,其中574,630,683,771 nm激光在200 mJ以上的高能量区域具有非常接近的转换效率(6.5%~8%)。