阐述了一种基于单块周期极化铌酸锂晶体级联三倍频实现440 nm蓝光输出的实验方案。根据周期极化铌酸锂晶体的Sellmeier方程以及倍频与和频的相位匹配条件，在一块周期极化铌酸锂晶体上设计了两段不同的极化周期，使其在同一工作温度下能分别实现倍频与和频，在先后经过倍频与和频后，实现级联三倍频输出。实验采用Nd:YAG产生的1319 nm光作为基频光，重频400 Hz，脉宽110 ns，横向和纵向光束质量因子分别为1.81和2.65。耦合进周期极化铌酸锂晶体后，出射光中检测到660 nm的红光和440 nm的蓝光。通过调整工作温度和入射基频光功率，得到2.4 mW的最大蓝光输出，此时工作温度55.5 ℃，基频光功率530 mW。实验结果验证了单块晶体实现级联三倍频440 nm蓝光输出的可行性。

基于Pound-Drever-Hall外腔谐振倍频技术，实现了单频、连续1064 nm基频光的高效倍频转换。精确锁定环形倍频腔腔长，利用I类非临界相位匹配三硼酸锂晶体获得了最高8.73 W的倍频绿光输出，倍频效率为68.9%。在此基础上，研究了倍频绿光的波长锁定与调谐特性，当30 min内波长锁定均方根值小于3 fm时，实现了输出绿光波长在532.15~532.50 nm范围内的连续可调。采用自外差拍频法测量了单频绿光的光谱特性，谱线线宽为18.7 kHz，光束质量因子为1.25，光束质量优异。

报道了一台高能量、高光束质量激光二极管抽运全固态1319 nm激光器，激光器采用了主振荡器与放大器(MOPA)结构。通过反射镜镀膜和插入45°反射镜增加损耗以抑制1338 nm和1064 nm激光起振。主振荡器腔内插入温控法布里珀罗(F-P)标准具实现线宽压窄和波长选择。为充分提取放大器能量以获得高能量脉冲输出，两级激光放大器均为双程放大，并对激光驱动电源信号进行处理，使激光器主放大器注入激光脉冲与驱动电源脉冲在时域上的重合性更好。在主放大器抽运电流为140 A时获得了脉冲能量为800 mJ的1319 nm激光输出，光束质量因子M2=1.49，线宽为1.05 GHz，重复频率为50 Hz，脉宽约为200 μs。

对基于周期极化掺氧化镁的铌酸锂(PPMgO:CLN)晶体的光参量放大器(OPA)进行了理论分析和实验研究。模拟了PPMgO:CLN晶体准相位匹配(QPM)波长-温度调谐曲线和OPA中各光波平均功率随晶体长度的变化曲线，并进一步分析了最佳晶体长度的影响因素。当常温极化周期为31.3 μm的PPMgO:CLN晶体工作在150 ℃时,用平均功率为44 W的调Q NdYAG激光器抽运OPA,注入OPA内的2.765 μm激光的功率由4 W定标放大至13.3 W,转换效率为21.14%。

钠导星激光研制需激光线宽在一定范围内可调节。开展了F-P标准具压窄线宽数值模拟, 设计一台高光束质量基横模线偏振激光输出全固态1064 nm激光器作为实验装置, 结合激光器输出光谱特性进行计算。根据计算结果采用不同规格的单标准具、组合双标准具实现了激光线宽在0.75 ~2.83 GHz范围内的离散调节控制。在标准具未控温情况下, 不同线宽时激光中心波长保持1064.58 nm, 30 min内波长漂移量小于3 pm。

铷原子吸收线宽很窄，通过充入定量缓冲气体，可以加宽铷原子的泵浦吸收线宽，从而可以提高铷原子对泵浦光的吸收效率。通过计算模拟，找到入射泵浦光谱宽、入射泵浦强度和缓冲气体压力之间的对应关系，找到最佳的实验工作条件，最终实现铷原子对离泵浦中心频率一定范围内的泵浦吸收效率很高，同时保证在泵浦谱宽范围内的总泵浦吸收效率也很高。模拟结果显示：随着缓冲气体压力的增大，铷原子吸收线宽不断增加，但是泵浦光的总吸收效率下降的并不明显。

为了研究Yb∶YAG薄片激光器的性能，采用16通抽运耦合、微通道冷却的方法，对薄片的优化厚度、热力学特性和激光性能等进行了理论分析，利用直径10mm、厚度为250μm、掺杂原子数分数为0.1的Yb∶YAG薄片进行了实验验证，抽运耦合系统实现了对薄片的16通抽运，在抽运功率为81.9W时，获得了平均功率为24.4W的激光输出，光光转换效率达到了29.8％。结果表明，多通抽运微通道冷却Yb∶YAG激光器可以获得较高的光光转换效率。