为克服当前波前探测技术存在的固有问题, 提出了一种基于阵列激光导星(Laser Guide Star, LGS)的自适应光学系统。该系统可以有效消除聚焦非等晕效应的影响从而提高系统的波前探测精度, 由此大幅度增大激光导星自适应光学系统的大气湍流探测范围, 从而降低自适应光学系统对导星亮度的要求。阐释了该系统的闭环工作过程, 并依据其工作过程建立仿真模型, 数值仿真了该系统基于阵列激光导星的波前探测过程。最后对重构波前精度进行评估, 分析了仿真存在的误差。数值仿真结果显示: 该系统的波前重构精度较好, 校正残差为11%, 初步验证了利用阵列激光导星进行波前探测的可行性。

基于掺氧化镁的周期性极化铌酸锂(MgO: PPLN)晶体,研究了连续波种子光注入结构的光参量放大器(OPA)。采用重复频率为10 kHz、最大平均输出功率为6 W的1064 nm高频脉冲激光作为抽运源,晶体的极化周期为31.02 μm,在119 ℃工作温度下,将连续分布式反馈激光器(DFB)作为种子注入,在1652.3 nm处得到最大平均功率为125 mW的OPA信号光输出,量子转换效率为7.47％。实验通过改变注入种子光波长,实现了信号光nm级范围的调谐输出。信号光通过10 m外甲烷气池,观察到其光谱强度明显下降,初步验证了信号光在甲烷遥测领域的可行性。与用种子光直接检测相比,信号光强度更高,检测距离及灵敏度均有较大优势。

建立了基于掺氧化镁周期极化铌酸锂晶体的脉冲光学参量振荡器模型，数值研究了种子注入强度对光学参量振荡器信号光转换效率的影响。仿真结果表明，增加种子光强度可以抑制光学参量振荡器的多纵模运转，大幅提升信号光内种子光纵模的转换效率。但当有效注入强度达μW/mm2量级时，由于种子光纵模受到增益饱和限制，其转换效率基本不再提升。增益饱和的上限受到逆转换效应影响，导致了抽运光能量不能得到充分利用。展望了通过优化晶体长度，采用结构更加简化的光学参量放大器能够避免逆转换效应的发生，更加充分利用抽运光能量，有望继续提升单纵模信号光的转换效率。

以玻璃材料为例对含烃和无烃类半导体抽运碱金属蒸气激光器（DPAL）窗口在高功率连续抽运条件下的损伤过程和机理进行实验研究，通过相机的观察记录铷蒸气池窗口在高功率密度抽运光入射条件下的表面形貌变化，以及对照射后铷蒸气池窗口形貌的显微观察，得到实验结果表明DPAL窗口损伤存在热致物理损伤和化学损伤两种不同的过程，并对其机理进行了分析。该研究方法可应用于其他材料（如蓝宝石）DPAL窗口性能的诊断测试。

建立了半导体泵浦亚稳态惰性气体激光器(DPRGL)速率方程模型,以Ar为例,仿真分析泵浦强度、亚稳态原子数密度以及增益介质长度对DPRGL工作性能的影响.结果表明：高泵浦强度(约kW/cm2)条件下DPRGL理论上具有大于55%的光-光效率;亚稳态原子数密度和增益介质长度对激光器性能影响具有等价性;实际中需综合优化泵浦强度、亚稳态原子数密度、增益介质长度等激光器参量以实现激光器最大的光光转换效率.

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是具有潜力的新型高能激光光源，高功率抽运条件下，铷原子会发生电离，对激光器性能产生负面影响。铷原子主要电离通道之一是抽运光谱(中心波长780 nm)和远翼776 nm 成分引起的5S→5P→5D 的级联效应以及后续的光电离过程。为了定量测量铷DPAL 电离度，需要搭建窄线宽776 nm 高功率半导体光源以模拟780 nm 抽运光的远翼光谱成分。基于Littrow 结构实现了窄线宽776 nm 半导体激光输出，激光线宽小于0.15 nm，功率大于10 W，外腔效率为67%；利用该激光器进行了780 nm 和776 nm 级联抽运实验，观察到显著增强的荧光信号。

光抽运中红外气体激光器可以实现高光束质量、高能中红外激光输出，具有高量子效率、气体介质易于流动散热、可定标放大以及结构紧凑等特点，表现出巨大的发展潜力。概述了光抽运中红外气体激光器基本原理，回顾了其发展历史，分析总结了其发展的重点、难点所在，并预测了未来的发展趋势。

半导体抽运碱金属蒸气激光器（DPAL）具有量子效率高、气体介质循环流动散热、全电操作、结构紧凑等特点，是极具发展潜力的新型高能激光光源。其中，增益介质内碱金属原子浓度测量是对DPAL进行诊断测试的重要研究内容。通过利用单频分布布拉格反射(DBR)激光器波长扫描测量铷蒸气的吸收光谱，采用对激光器进行温度调节与电流扫描相结合的方法进行扫描光谱范围拼接，利用无跳模调谐范围为23 GHz的激光器实现了100 GHz的无跳模光谱扫描范围，在此基础上测量了充入大气压量级缓冲气体铷蒸气的完整吸收光谱。通过与理论计算结果进行参数拟合得到了铷原子浓度。该方法可应用于高功率抽运条件下流动介质DPAL中碱金属原子浓度的测量。