采用逆达曼光栅将二维锁相相干的激光阵列进行相干合束并进行孔径装填是获得远场单一主瓣大功率高光束质量激光输出的一种有效技术方案，将其应用于大尺寸5×5固体激光相干阵列相干合束中，并进行了固体激光阵列合束孔径装填的理论分析和原理性验证实验，测量了系统的实际合束效率，同时进行了后焦面逆达曼光栅的加工和放置误差对合束效率影响的详细分析。实验结果表明，逆达曼光栅用于固体激光阵列相干合束是一种有效的技术方案，且可以通过调节光栅周期和傅里叶透镜焦距来适应系统对激光阵列占空比的要求。这对于开发基于逆达曼光栅相干合束的高功率高光质量的全固态激光系统具有重要的意义。

对菲涅耳望远镜合成孔径激光成像雷达进行了实验室尺度条件下的原理验证实验。实验中利用不同曲率半径、垂直正交偏振的两个球面波通过二维(2D)扫描方式照明远距离处的目标，接收望远镜接收到的目标回波经过偏振分光镜分成两束作为信号光和本振光进入2×4 90°桥接器，桥接器输出的四路光信号被两个平衡探测器接收，平衡探测器输出电信号经模数转换后经过复数化、两维相位二次项匹配滤波算法处理后可以重构出目标图像。对4.3 m处点目标和2D面目标进行了成像实验，取得了具有良好成像分辨率和对比度且带有散斑效应的预期成像结果，证明了该合成成像激光雷达概念的正确性。

合成孔径激光成像雷达系统中可调谐激光器的非线性啁啾，引起回波信号傅里叶频谱的展宽和相位的误差，影响距离向和方位向分辨率。实际测量了激光器的频率非线性，利用光纤法布里珀罗干涉仪，测量激光器频率随时间的变化，得到高阶非线性项，给出了实验结果。以此为依据，研究了点目标回波外差信号的傅里叶频谱。通过改变分析信号的时间采样窗口宽度，压缩频谱宽度和相位误差，降低了非线性影响。在保证相位精度π/4时，得到了优化的时间采样窗口宽度。

菲涅耳望远镜全孔径合成成像激光雷达（简称菲涅耳望远镜）是一种新的高分辨率激光成像技术。在菲涅耳望远镜一维扫描工作模式中，目标和扫描光束的相对运动使得时间空间变换后的采样信号呈不规则非均匀分布，影响匹配滤波算法中快速傅里叶变换的使用。提出基于重采样插值的菲涅耳望远镜算法，包括时间空间变换、重采样插值和匹配滤波等主要步骤，其中利用重采样插值将不规则分布的原采样信号转换为正交规则分布的重采样信号。对三种重采样插值方法进行比较，并获得了点目标和面目标的计算机仿真重建图像，证明了算法的有效性。该算法对于菲涅耳望远镜具有实际意义。

合成孔径激光成像雷达（SAIL）的主要技术指标如光学足趾尺寸和成像分辨率等都必须在所设计的远距离传输后实现。提出了一种在实验室空间近距离实现SAIL全系统贯通验证的方法，即在SAIL中附加光学装置使得其在近距离产生发射光束的准几何投影和足够大的外差接收视场，从而产生近距离二维SAIL成像必需的并且适当的光学足趾和方位向二次项相位历程。给出了一种Φ300 mm口径合成孔径激光成像雷达演示样机的主体结构和光学附件装置的设计方案，实现了实验室空间近距离演示验证，给出了在14 m传输距离上的二维SAIL成像动态演示的结果，实验测得光学足趾达到22 mm×22 mm，成像分辨率优于1.4 mm（方位向）×1.2 mm（距离向）。

提出一种相干激光阵列合束孔径装填的新方法,采用逆达曼光栅及相位补偿原理将多束锁相相干的阵列激光合束装填为远场单一主瓣的光束,给出了相应设计方案,并进行了模拟相干激光阵列合束孔径装填的原理性演示实验。实验结果表明,这是一种实现高功率和高亮度激光的有效技术方案。逆达曼光栅用于相干阵列激光合束是基于远场衍射原理,阵列面和光栅面为严格的傅里叶变换关系,具有原理简单、性能稳定可靠的特点,能够控制输出光束尺寸及其远场光束宽度,对于发展紧凑型、轻量化和高光束质量的高功率激光器系统具有重要意义。

从理论上和实验上对飞秒激光脉冲通过散射表面后的时域特性进行了研究分析。用频率分辨光学开关法对通过散射表面前后的飞秒脉冲进行了测量和对比。理论分析和实验结果表明, 由于散射表面对飞秒脉冲的散射导致飞秒脉冲的展宽和形状的畸变。输入脉冲在时间相关函数的半峰全宽为64 fs; 透射脉冲在时间相关函数半峰全宽的平均值为117 fs。对透射脉冲场的统计特性进行了讨论, 透射脉冲场实部和虚部的概率函数分布遵从高斯函数分布; 强度的概率分布遵从指数分布规律; 给出了入射飞秒脉冲强度的自相关函数分布和飞秒时域散斑场强度的互相关函数分布的实验结果, 并且对二者的时间相关函数进行了讨论。

Finite element method and ultrafast thermoelasticity model are combined to simulate the microbump formation irradiated by a femtosecond laser. It has been shown that the effect of microbump formation is related to the characteristic of incident femtosecond laser and the thermoelasticity properties of the film. The numerical results exhibit good agreements with the experimental results in both the shape and height of the conical microbump structure, which verify the effectiveness of the ultrafast thermoelasticity model in experiments. It should be helpful for selecting appropriate materials for nanotexturing of thin films by ultrafast lasers.

反射式光栅对是一种具有负色散性质的器件, 可用于飞秒激光脉冲的压缩和展宽, 具有无材料色散的优点。给出了一种基于多台阶反射光栅的脉冲压缩装置。该装置为倍密度光栅结构, 由两个周期分别为40 μm和20 μm的四台阶反射式光栅组成。实验得到的衍射效率可以达到70%以上, 输入脉冲经过两个光栅的衍射后会按原路返回, 从而达到色散补偿的效果。利用此压缩装置, 脉冲宽度为66.8 fs的输入脉冲压缩至接近傅里叶变换极限脉冲, 即46.6 fs, 由此证明只要多台阶光栅效率足够高, 此装置就有可能成为不同于棱镜对进行飞秒脉冲腔内和腔外压缩的另一种途径。

利用具有纳焦能量、高重复频率的偏振光飞秒双脉冲对金属铬膜样品进行微加工,样品表面都会产生微突起状结构,它们的宽度在0～400 ps的双脉冲时延范围内没有明显的变化,但高度却都在1～10 ps的双脉冲时延范围内呈现明显的下降,在此时延范围之外并没有明显的变化。通过加工样品的扫描电子显微镜(SEM)图片发现,对于偏振光,利用双脉冲方法,可以获得更好的加工质量。并且线偏振光得到的微突起状结构比较细长,在入射光束的偏振方向上有所伸长; 圆偏振光得到的微突起状结构比较接近圆形。即在低脉冲能量、高重复频率情况下,具体的微加工特征形貌与入射光束的偏振状态有关。