开展了基于二向色镜的三路高功率激光组束实验研究，将中心波长分别为1059、1075、1090 nm的4 kW近单模光纤激光器进行组束，实现了11.34 kW的激光输出，组束效率超过95%。随着输出功率的提升，二向色镜温升越来越高，光束质量相较于子光束呈现逐步退化的趋势，当满功率时，组束激光在两个方向的光束质量分别为M²x=2.941和M²y=3.183。分析了影响组束效率和光束质量的原因，并对二向色镜基底厚度对光束质量的影响规律进行了实验研究，为进一步优化组束激光的光束质量提供重要参考。

全光纤结构超荧光光源各级均采用双包层掺镱光纤作为增益介质，中心波长为976 nm 和915 nm 的多模半导体激光器作为抽运源，利用窄线宽光纤布拉格光栅对宽带超荧光种子源进行滤波，经三级掺镱双包层光纤放大器放大，实现了中心波长分别为1060 nm 和1078 nm 的窄线宽超荧光稳定输出，输出功率分别达到57.4 W 和56.6 W，斜效率分别为66.6%和66.7%，放大后的窄线宽超荧光光源3 dB 光谱带宽均为0.05 nm。利用透射式衍射光栅对两路窄线宽超荧光进行光谱合束，实现了104.2 W 窄线宽超荧光输出，合束效率为91.3%，光束质量M²<1.7。

报道了1030 nm高功率被动锁模皮秒脉冲掺镱光纤激光器。该激光器为全光纤结构，采用主振荡功率放大（MOPA）技术，由皮秒种子源与三级掺镱光纤放大器组成。种子源使用半导体可饱和吸收镜（SESAM）进行被动锁模，输出脉冲中心波长为1030.4 nm、3 dB光谱宽度为0.15 nm、脉冲宽度为30.7 ps、重复频率为29.0 MHz、输出功率为30 mW。通过三级掺镱光纤放大器后，最终在30 μm/250 μm双包层掺镱光纤中实现了平均功率为101 W的皮秒脉冲激光输出， 3 dB光谱宽度为1.46 nm，脉冲宽度为36.6 ps，放大器斜率效率为76.7%，单脉冲能量为3.48 μJ，峰值功率为97 kW，光束质量M2=2.78。

工作在2 μm波段的脉冲掺铥光纤激光器, 可望在遥感探测、相干雷达、空间光通信、激光医疗和特种材料加工等领域获得重要应用。目前, 利用波长在1.55 μm附近的脉冲掺铒光纤激光器作泵浦源的增益开关掺铥光纤激光器是实现全光纤结构纳秒脉冲掺铥光纤激光器的理想方式之一。采用实验研发的纳秒脉冲掺铒激光器作种子源, 研制了全光纤MOPA(master oscillator power amplifier)结构的纳秒脉冲掺铒光纤激光器, 输出波长1 547 nm, 脉冲频率100 kHz, 脉冲宽度50 ns, 平均功率1 W, 单脉冲能量10 μJ。使用该脉冲掺铒光纤激光器抽运掺铥光纤, 实现了波长1 963 nm的增益开关脉冲激光输出。该掺铥光纤激光器为全光纤结构, 重复频率100 kHz, 最小脉宽47 ns, 最大单脉冲能量100 nJ。激光输出稳定可靠, 更高的单脉冲能量, 平均功率和峰值功率可由进一步级联光纤放大器实现。

构建了基于掺镱双包层光纤的超荧光种子源和放大器，实现了稳定运转的全光纤结构宽带超荧光光源，种子源经一级单程放大，获得百瓦级功率超荧光输出。该超荧光光源在高功率状态下无自脉冲、弛豫振荡、纵模起振。超荧光种子源中心波长1050 nm，半峰全宽(FWHM)21 nm，最大输出功率3 W。放大级超荧光最高输出功率102 W，斜率效率70%，FWHM 20.5 nm。

设计了以石墨烯作为可饱和吸收体的被动调Q掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:YAG)微片激光器。该激光器采用三明治结构，附有石墨烯薄层的YAG晶体紧密压贴于工作物质Nd:YAG晶体上，晶体端面镀膜作为端面镜构成平行平面谐振腔。采用光纤耦合输出激光二极管端面抽运技术，利用石墨烯的可饱和吸收作用，在注入功率为1.17 W时实现微片激光器的调Q运转，获得波长1064.6 nm，重复频率300~807 kHz可调，最小脉冲宽度75 ns的激光输出。激光器最大输出功率38.4 mW，最大单脉冲能量54.7 nJ。

报道了石墨烯材料作为可饱和吸收体的被动锁模、被动调Q掺镱全光纤激光器。采用环形腔结构，在抽运功率为1.2 W时，有稳定的重复频率为1.04 MHz的自锁模脉冲发生，平均输出功率为46 mW；当抽运功率增加到2.3 W 时，平均输出功率为170 mW，相应的单脉冲能量高达163 nJ，脉冲宽度约为680 ps。采用线形腔结构，实现了石墨烯被动调Q激光脉冲输出，其重复频率在140~257 kHz可调，最窄激光脉冲宽度为70 ns，最大平均功率为12 mW，相应最大单脉冲能量为46 nJ。