为了了解激光诱导等离子体的演化过程，得到等离子体的相关参量，采用横向激励大气压CO2激光器在抛物反射面中聚焦击穿空气形成等离子体，利用成像光谱仪和增强型CCD探测器对激光诱导等离子体进行了时间和空间分辨的实验分析，取得了激光诱导空气等离子体的时间演化和空间分辨光谱。分别利用氧原子的线状谱和连续谱的比值及谱线半峰全宽计算得到电子温度达到了4×104K，电子密度在1018cm-3量级。结果表明，相比于低能量的激光诱导等离子体的辐射光谱，高能量激光诱导的等离子体则向外辐射出很强的连续光谱，同时，等离子体以激光支持爆轰波的形式快速向外膨胀，由于外围等离子体对激光能量的屏蔽作用，等离子体出现了空间分离的现象。该研究结果对理解等离子体和高能量脉冲激光的相互作用过程是有帮助的。

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光谐振腔的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,提出了两种新型激光谐振腔结构,分别是带角隅反射镜的激光谐振腔和直角内圆锥面反射镜激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了这两种激光谐振腔的输出特性和腔镜失调的关系,并结合平凹稳定腔,对三种激光谐振腔的抗失调稳定性进行了对比。实验结果表明,随着全反镜或平面输出镜失调角的增加,角隅腔激光器的单脉冲输出能量下降速度小于直角内圆锥面全反镜腔。两种新型谐振腔全反镜的抗失调稳定性都超过平面输出镜。角隅全反镜谐振腔和直角内圆锥面全反镜谐振腔的抗失调稳定性均大大超过平凹稳定腔。

为简化高功率激光器谐振腔结构, 提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性, 增加基模体积, 改善光束质量, 采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜, 平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器, 研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变, 并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明, 若两种激光器的全反镜失调角相同, 组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50％。在组合锥面全反镜失调角达到6 ′时, 新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。

为了研究激光反射镜热畸变补偿结构的设计，在分析激光腔镜热变形行为的基础上，采用优化镜体结构，提出了一种减少入射激光光斑区域镜面热畸变的途径——热畸变自补偿激光反射镜，并与普通硅镜的热变形情况进行了比较。结果表明，当反射镜反射率为98%、入射激光功率为7kW、激光照射时间分别为2s，4s和10s时，普通硅镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.167μm，0.174μm和0.172μm；而热畸变自补偿激光反射镜镜面中心与光斑边缘处的热变形之差分别为0.092μm，0.052μm和0.027μm。该研究结果对提高高能激光腔镜热效应稳定性、改善高能激光光束质量具有一定参考价值。

利用光栅选支调谐的TEA CO2激光器作为泵浦源设计了高能量脉冲光泵浦太赫兹激光器。太赫兹激光谐振腔由2 m长的石英玻璃管、GaAs泵浦光输入窗和SiO2太赫兹光输出窗组成，氨气充入谐振腔内作为增益介质。太赫兹激光的波长由自主设计的金属线栅F-P干涉仪测量。实验中在多个波长处都获得了强烈的太赫兹光输出，其中151.5 μm太赫兹光的输出脉冲能量高达204 mJ，对应的泵浦光能量为32 J。最后,还给出了利用151.5 μm太赫兹光进行透视成像的实验结果。

对于沸点相近并且分子自由程相差不大的物质,常规分离方法难以实现有效的分离,激光分离有效地弥补了常规分离方法的不足。用脉冲CO2激光器和连续CO2激光器对大豆卵磷脂混合物进行了激光分离实验,用高效液相色谱对激光辐照前后的样品进行了分析。经192.31 W/cm2的脉冲CO2激光辐照,卵磷脂的质量分数相对提高了26.7%,经2.28 W/cm2的连续CO2激光辐照,卵磷脂的质量分数相对提高了25.74%。结果表明,利用不同物质吸收激光的选择性,可用激光分离液体混合物。脉冲CO2激光分离的效果比连续CO2激光分离的效果好。

A high energy pulsed terahertz (THz) laser is studied experimentally. The laser cavity simply consists of a quartz glass waveguide, a coated GaAs input window, and a crystal quartz output window. NH₃ is filled in the cavity as gain medium, and pumped by an 8-J line-tunable transversely excited atmospheric (TEA) CO₂ laser. When 9R(16) transition acts as the pump line, 55.6-mJ THz radiation (90 \mu m) is obtained at 730-Pa NH₃ pressure. The corresponding conversion efficiency is 13.54%. Energy and optimal pressure of amplified spontaneous emission and laser oscillation are compared.

对工作在铷5P1/2→10S1/2（532 nm）跃迁的法拉第反常色散滤光器的传输特性, 并对中间场下激发态法拉第反常色散滤光器的理论模型进行了分析与讨论。依据量子力学微扰理论和量子跃迁理论, 给予了完整地描述。理论分析结果表明, 在气室温度434 K,磁场强度0.067 T,抽运光强度20 W/m2,气室长度0.1 m条件下, 法拉第反常色散滤光器处于一个最佳工作状态; 期望的线芯工作方式得以实现, 中心透射峰适宜作滤光器的信号光通道。理论模型预测滤光器的峰值透过率接近50%, 等效带宽仅为2.6 GHz。铷532 nm激发态法拉第反常色散滤光器的光谱特性可用于检测具有重要应用价值的二倍频Nd：YAG激光信号。

TEA CO₂激光器作为推进系统的理想新能源之一，在提高单脉冲能量的同时，为了保证远距离传输效率，必须对其光束质量提出适当要求。通过漫反射法及分光束法精确测量了1Hz下TEA CO₂激光器在平－凹型稳定腔和改进的带有涡流管冷却系统的同轴非稳腔的光束发散角，在得到稳腔β=12．53的情况下，采用改进后的同轴非稳腔，β=3．28，且单脉冲能量损失很少。这一结果对继续研制激光推进系统中大体积高能TEA CO₂激光器是很有帮助的。

采用微分方程数值解法计算地基脉冲激光推进轻型飞行器的运动方程，分析了大气呼吸模式、烧蚀模式以及两种模式相结合方式下飞行器的飞行特点。计算分析发现：空气呼吸模式推进飞行器的最大速度有限；烧蚀模式可以使飞行器产生很高的速度，提高冲量耦合系数和比冲，有利于提高飞行器的最高速度；两种模式相结合的推进方式提高了有效载荷比，但能源利用效率比烧蚀模式要低。为轻型飞行器激光推进的优化提供了参考。