采用旋转光栅法实现了声光调Q CO2激光器可调谐脉冲激光输出。理论分析了CO2激光波长调谐特性, 发现调节各支谱线腔内损耗是实现激光波长调谐的有效方法。进而理论计算了特定设计波长闪耀光栅的衍射效率与激光波长间的关系, 结果显示光栅调谐的激光谱线自准直角与光栅闪耀角一致时具有最高的衍射效率。采用闪耀角分别为31.97°(闪耀波长10.59 μm)和28.71°（闪耀波长9.60 μm）的光栅实验研究了声光调Q CO2激光器波长调谐特性, 分别获得了65条和75条激光谱线。实验结果显示: 光栅设计闪耀波长处于弱激光增益分支时可获得更多条激光谱线, 该实验与理论计算结果相符。在脉冲重复频率为1 kHz时, 获得10.59 μm激光脉冲宽度为160 ns, 平均功率4.2 W, 脉冲峰值功率26.25 kW, 且稳定性良好。

针对中红外固体激光器结构紧凑、抽运源模块温度要求严苛等引起的激光器散热难题，采用强制对流冷却、半导体制冷与热管导热等多种方法相结合建立了激光器的散热系统。应用COMSOL有限元软件建立了紧凑型中红外固体激光器散热系统有限元模型，利用温度传感器采集激光器侧壁和内部温度数据，对比有限元计算结果验证了模型的有效性。基于此模型计算了在不同环境温度条件下如风扇转速、热管等参数对激光器散热结果的影响，提高风扇转速、增加热管等方式可提高激光器散热效果，并且随着环境温度升高，散热效果改善明显。

在大功率激光远距离定向传输中，远场发散角是衡量其性能的一个重要参量。大功率TEA CO₂激光具有功率高、光束直径大等特点，常规手段无法准确测量其远场发散角。为解决该难题，提出了一种利用激光光斑尺寸拟合分析法来评估大功率TEA CO₂激光的远场发散角。首先，从理论上推导大Fresnel数多模高斯激光束远场发散角，分析了影响激光束发散角的主要因素；然后，采用光斑烧蚀法试验测量近场(≤20 m)光斑数据，基于光束质量(M²)因子理论拟合得出了激光光束质量和束腰大小，从而推导出激光束远场发散角；最后，对比分析了以上两种方法的计算结果，讨论了结果存在偏差的原因。结果表明，近场光斑数据拟合法可准确、便捷地测量大功率TEA CO₂激光束远场发散角。

为满足13.5 nm极紫外光刻(EUVL)等领域的应用需求，研制了高重复频率、高稳定性的声光调Q CO₂激光器。首先，对声光Q开关的工作原理进行了分析，并实验研究了调制信号电压与衍射效率的关系。接着，研究了调制信号占空比对脉冲波形的影响，通过选择适当的占空比消去了脉冲拖尾。然后，对不同重复频率下的脉冲宽度、功率和脉冲幅值稳定性进行了测量和分析。最后，对激光器的光束指向稳定性进行了测量。实验结果表明：该激光器实现了重复频率1~100 kHz连续可调的脉冲输出，在重复频率1 kHz时，获得最小脉冲宽度252 ns和最大峰值功率7 579 W的激光脉冲输出。通过设计以殷钢管为主体的支撑架，使得激光器的脉冲幅值不稳定性小于3%，光束指向稳定性为46.6 μrad。该声光调Q CO₂激光器可作为高性能种子源在EUVL等领域中得到应用。

：基于端面泵浦碱金属蒸汽激光器的速率方程模型，研究了碱金属蒸汽激光器在不同缓冲气体环境中的工作特性。通过优化输出镜反射率、气体压强等参量，获得了激光器在不同缓冲气体中的输出功率随温度的变化曲线。结果表明：有烃DPAL中，最佳输出功率和运行温度随能级混合速率的增大而分别增大和减小，而且激光器在不同烃类气体下的最佳工作状态可用准二能级工作曲线描述；无烃DPAL中，氦气同位素3He可以大幅减小激光器的氦气压强，而且能够提高Rb-DPAL的输出功率，但是K-DPAL在3He中的输出功率略低。模拟结果与已报道的实验现象有较好的符合，可为实验研究提供理论指导。

以光纤耦合半导体激光器作为泵浦源，5 mm长的铯蒸气池作为激光增益介质,开展了端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配实验研究。分析了泵浦光聚焦光斑半径和聚焦位置对铯激光输出性能的影响。以激光器的工作斜效率和光光效率为指标对各模式匹配参数进行了优化，同时对激光器的阈值泵浦功率进行了研究。结果表明: 在一定的激光振荡模束腰下，存在最佳的泵浦光聚焦光斑半径使斜效率最大。此外，聚焦位置在蒸气池中央时有利于提高斜效率和光光效率。对阈值泵浦功率的研究显示，阈值泵浦功率随泵浦光聚焦光斑半径的减小而减小，而且当泵浦光聚焦于蒸气池前端时有利于降低阈值泵浦功率。基于以上研究，获得了一组最佳模式匹配参数，即泵浦光聚焦光斑半径为333 μm, 激光振荡模束腰为167 μm，泵浦光聚焦位置位于蒸气池中央。

本文根据激光术语国家标准和ISO 国际标准对某些常用激光术语概念的理解与应用问题进行了讨论, 并针对国内外科技期刊和专著经常将脉冲功率与峰值功率混为一谈的问题提出了质疑, 同时也指出了在激光术语使用过程中存在的其它错误现象, 分析了产生类似错误的原因并给出了规范的使用方法。最后, 以脉冲激光器术语定义为例通过脉冲激光振荡过程的物理原理分析提出了关于该术语定义的一些修改考虑与建议。

为了提升非链式DF激光器输出能量与电光转换效率, 使用有限元分析法, 分别计算了Chang氏电极和粗糙阴极与光滑阳极组成的平板电极间的静电场分布。对于Chang氏电极, 引入了火花针尖端强电场, 计算了火花针紫外预电离放电的电场分布。对于平板电极, 计算了阴极表面毛刺尖端的静电场分布, 发现毛刺会在阴极表面形成一系列较高强度的电场区域而不会导致平板电极间电场均匀性恶化。进而对两种电极进行了脉冲放电实验, 获得了非链式脉冲DF激光器的放电特性和输出参数。实验结果表明: 均匀电场分布有利于提高非链式脉冲DF激光器的输出能量; 自引发DF激光器阴极毛刺尖端强电场有利于实现体放电; 自引发放电更适用于大体积均匀放电。

根据光整流效应,利用超快激光脉冲泵浦GaSe晶体实现了0.2～2.5 THz的宽带太赫兹辐射输出.禁带中的电子在两个800 nm光子的作用下激发到导带中形成自由载流子,进而吸收所产生的太赫兹辐射,最终导致太赫兹的输出随泵浦功率的增加而趋于饱和.为了研究双光子吸收对太赫兹输出的影响,测量了800 nm处的GaSe晶体的双光子吸收系数,结果为 0.165 cm/GW.通过对太赫兹输出实验数据的拟合,得到GaSe晶体中自由载流子对太赫兹输出的吸收截面为1×10-15 cm2.本文的研究结果可用于优化GaSe晶体在强激光泵浦下的太赫兹转换效率.

采用中心波长为852.3 nm、线宽为0.17 nm 的光纤耦合半导体激光器作为抽运源，室温下充入60 kPa 氦气和20 kPa 乙烷、5 mm 长的铯蒸气池作为激光增益介质开展了端面抽运铯蒸气激光实验研究。蒸气池工作温度为107.6 ℃时，改变输出镜反射率优化铯激光输出性能，获得最佳输出镜反射率为48.79%。连续抽运模式下，注入抽运功率为4.76 W 时获得1.16 W 的894.57 nm 连续激光输出，斜效率为28.8%，光光转换效率达24.4%；脉冲抽运模式下，注入抽运功率为14.1 W 时获得了2.5 W 稳定铯激光输出。