为了研究大功率CO2激光发射过程中输出窗口吸收激光能量产生热性能变化的问题, 建立了输出窗口传热学和结构力学耦合非稳态模型, 通过对模型进行有限元分析得到表征输出窗口变化的温度、热变形和热应力等参数分布。首先, 针对大功率CO2激光特点, 讨论了输出窗口材料GaAs和ZnSe的物理特性。然后, 基于10 kW级大功率CO2激光器光学谐振腔结构和输出窗口材料物理特性, 建立了输出窗口传热学和结构力学的有限元模型。最后, 利用COMSOL软件对该模型进行求解, 得到以GaAs和ZnSe为材料的输出窗口的温度、热变形和热应力等参数分布, 并对比分析不同窗口材料对参数的影响。研究表明: 在10 kW级激光作用下, ZnSe窗口温升小于GaAs窗口; 两种输出窗口产生μm量级热变形; 由于GaAs材料的热导率高, GaAs窗口的热变形和热应力分布更为均匀。

随着高功率TEA CO2激光器技术的快速发展, 及其在工业加工、科学研究、航空航天等领域的广泛应用, 对其自身控制系统也提出了更高的性能要求。针对所研制的高功率TEA CO2激光器, 设计了一种基于DSP数字信号处理器技术的控制系统, 分别从硬件、软件两方面对控制系统的核心单元做了详细的介绍; 为了克服激光器在工作过程中产生的强电磁干扰, 对控制系统采取了屏蔽箱体结构、电源滤波、安全接地、数字滤波、关键数据存储自恢复、抗复位干扰等设计。经过激光器长时间运行试验, 控制系统工作稳定、可靠, 控制响应速度快, 同时满足了抗强电磁干扰的设计要求, 具有很好的实用和推广价值。

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。

：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。

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。

利用飞秒激光烧蚀方法合成了Y2O3∶Pr3+,Yb3+纳米颗粒并对其上转换发光性质进行了研究。对合成产物的形貌分析显示, 在一定的激光烧蚀功率密度下, 即可制备出小尺寸的纳米颗粒, 提高激光功率密度可以得到更高的纳米颗粒产量, 所获得的纳米颗粒尺寸小于50 nm。荧光测试结果表明, Y2O3∶Pr3+,Yb3+纳米颗粒具有510 nm为中心的上转换发光带, 上转换发光随纳米颗粒数量的增加而增强。

调Q技术是实现小型CO2激光器短脉冲输出的重要手段，近年来随着短脉冲CO2激光器在激光测距、测速、成像雷达、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用等领域应用需求的不断增长，激光调Q技术越来越受到国内外专家的关注而成为红外激光技术的研究热点之一。本文就目前用于CO2激光器中实现短脉冲输出的5种主要调Q技术（机械调Q技术、电光调Q技术、声光调Q技术、被动调Q技术、复合调Q技术）的国内外发展历程和现状进行了综合评述，总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题，并简要分析了该技术的未来发展趋势。