为了满足军用远程激光测距机对小体积高峰值功率固体激光器的应用需求, 采用短腔长、正交偏振电光调Q技术, 设计了小型风冷LD抽运Nd∶YAG固体激光器, 并对样机进行了实验验证。结果表明,激光器重量630g、重频20Hz、输出能量85mJ、脉冲宽度3.9ns、激光峰值功率21.8MW、束散角1.9mrad, 满足了小型化和高峰值功率的要求。该激光器具备较强环境适应性, 目前已实现工程化应用。

为了解决激光二极管抽运波长随温度漂移导致激光器输出能量下降的问题, 采用激光二极管抽运源波长匹配及凹凸稳定谐振腔技术实现免温控, 并进行了理论分析和实验验证。该激光器腔长210mm, 电光转换效率5.7%; 输出单脉冲能量大于60mJ, 在10℃～30℃范围内, 能量稳定度优于5%; 激光器输出光斑直径4mm、脉冲宽度8ns、激光器10Hz工作时, 激光远场束散角为1.1mrad。结果表明, 实验与理论分析计算结果符合, 该激光二极管侧面抽运免温控激光器可在一定温度范围内保持稳定的能量输出。该理论分析与方案对研究免温控激光器具有重要意义。

对含噪微机械系统（MEMS）陀螺信号进行小波分解重构时，真实信号对应的小波系数很难选取，故本文提出一种分层自适应匹配追踪算法(LAMP)来解决上述问题。建立了含噪MEMS陀螺信号中信号小波系数稀疏提取架构，将信号小波系数提取问题转化为含噪信号中信号小波系数稀疏性的恢复问题。比较已有稀疏重构算法，采用一种新的LAMP算法，在各种可能的小波系数组合中挑选出分解系数最为稀疏的一组，以此消除信号中的噪声小波系数，进而重构MEMS陀螺信号。实验表明：提出的LAMP算法的稀疏重构效果优于其他迭代贪婪重构算法；基于LAMP的信号稀疏小波重构方法，可以有效去除MEMS陀螺信号的大量噪声；去噪前后，纯MEMS陀螺数据解算的方位角平均累积误差由10.060 2 （°）/h减小到5.034 6 （°）/h，优于传统小波阈值重构法平均累积误差8.596 8 (°)/h， 显示了较好的应用效果。

为进一步发挥CO₂ 激光差频产生太赫兹(THz)辐射的潜力，通过计算GaAs, ZnGeP2 和GaSe 晶体差频的相位匹配参数，结合晶体光学参数和损伤阈值比较3 种晶体的差频性能和各自优势，分析相位失配和晶体吸收对差频转换效率的影响，得到3 种晶体差频产生THz 辐射各自的调谐范围、差频效率和实验操作等特征，表明选择低吸收系数晶体的重要性。

为了研制一种能在-40℃～+65℃环境下适用于机载吊舱的小型风冷重频二极管抽运Nd∶YAG板条激光器, 克服采用热电恒温二极管抽运源的一系列问题, 采用了无热电恒温二极管抽运源的方法, 并进行了实验验证。结果表明, 该激光器能在-40℃～+65℃环境下, 以20Hz～30Hz脉冲重复频率稳定可靠的工作, 激光输出能量100mJ～150mJ, 激光脉宽6ns～7ns, 激光束散角经4倍天线扩束后约1mrad。该激光器能适用于多种机载或车载激光测距/指示仪。

为了分析喷流冷却技术对薄片激光器的冷却效果，从湍流换热理论出发，定义了评定喷流冷却换热能力和冷却均匀性的两个参数: 面均对流换热系数和平均最大温差。利用ANSYS CFX流体力学仿真软件，建立喷流冷却的物理模型，对多种喷板结构进行求解计算。设计加工了整套喷流冷却实验装置，并进行了模拟热源喷流冷却实验。分析结果表明，喷流冷却换热能力和冷却均匀性主要受喷板结构参数的影响，仿真计算结果可以定性地指导喷板结构参数的优化设计。

为了研究光纤激光器工作中的自发辐射现象，从掺Yb3+光纤的能级结构和速率方程出发，建立主振荡功率放大（MOPA）光纤激光器的数学模型，对系统内各参量进行了数值计算。分析结果显示：在抽运工作稳态条件下，放大器的系统储能和自发辐射受到抽运强度和粒子掺杂浓度的影响；对于低重复频率的脉冲信号，放大过程中的自发辐射非常严重。为了减弱自发辐射，将连续抽运换成适当脉宽的脉冲抽运，即在信号脉冲前进行一段能够刚好让上能级粒子数充分恢复的脉冲抽运，可以在不影响信号脉冲放大的前提下，明显削弱连续抽运情况持续存在的自发辐射。数值模拟表明该方法在适当的抽运脉宽和强度下是可行的，实验数据则较为完好地印证了计算结果。

提出了一种新型支撑结构以解决大口径晶体重力凹陷作用引起的三倍频转换效率损失问题。有限元分析结果表明：当KDP晶体及支撑结构均为理想平面时，重力作用导致的三倍频转换效率的损失量几乎为0。同时，针对不同倾斜角度下的接触面加工误差对三倍频转换效率的影响进行了大量的数值模拟。计算结果表明：采用新型支撑结构，不同倾斜角度对三倍频转换效率的影响基本相同；支撑结构表面存在随机加工误差对三倍频转换效率的影响程度较小；而当支撑结构存在凸形或凹形加工误差时，加工误差容许值必须控制在5 μm范围内以实现高效三倍频输出。

基于LiNbO3晶体垂直表面输出技术，设计了一台小型化外腔THz参量振荡器。利用小型化灯1064 nm脉冲激光器泵浦MgO:LiNbO3，通过优化设计三波非共线相位匹配的光学参量振荡腔结构，实现THz垂直晶体表面输出，减少LiNbO3晶体对THz波的吸收，提高了THz波输出光束质量。当在泵浦光能量为128 mJ、重复频率为10 Hz时，获得THz波的调谐范围为0.69~3.01 THz，在1.6 THz处获得THz波最大平均功率为10.8 μW，脉冲宽度为10 ns，对应THz波能量转换效率为8.43×10-6。

通过合理设计谐振腔参数, 并采用内置扩束透镜组, 获得了一种小体积高效率、液冷和电光调Q激光器。激光器电光转换效率为1.4%, 输出单脉冲能量大于100 mJ。激光器腔长250 mm, 输出脉冲宽度为10～15 ns, 激光器5 Hz工作时激光远场束散角为1.6 mrad, 20 Hz为1.8 mrad,光斑直径为5 mm, 能量稳定度小于5%。