基于衍射理论，建立了光束经过体布拉格光栅衍射的光束质量分析模型。在考虑入射光束参数和体布拉格光栅参数的情况下，分析任意光束经过体布拉格光栅衍射的光场分布，计算得到二阶矩意义下的束腰和光束质量M2因子，并分析了体布拉格光栅空间周期、入射光束尺寸、光谱线宽和初始入射光束质量M2对衍射光束质量的影响。研究结果表明，衍射光束质量受体布拉格光栅和入射子束共同影响：体布拉格光栅周期越小，其空间色散越严重；入射子束尺寸越大、光谱线宽越宽、初始光束质量越差，衍射后的输出光束质量劣化越明显。该模型给出了衍射后的光束质量表示，可方便快捷地得到不同输入光束衍射后的光束质量。在最高入射功率达千瓦量级时，实验测量了初始M2和光谱线宽两部分贡献对衍射光束质量的结果，并与相应理论分析进行了比较。

根据非线性薛定谔方程建立了基于可饱和吸收体被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器的理论模型, 研究了中红外超短脉冲在掺Er3+氟化物光纤激光器中形成的物理机制, 数值模拟了被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器中中红外超短脉冲的演化过程, 重点分析了掺Er3+增益光纤长度, 可饱和吸收体不饱和损耗对被动锁模掺Er3+氟化物光纤激光器产生中红外超短脉冲的影响, 并给出了参数设置范围。研究发现: 当小信号增益系数、可饱和吸收体不饱和损耗、腔内净色散量为一定值, 掺Er3+氟化物光纤长度在一定范围时, 才会出现稳定的锁模脉冲, 且随着掺Er3+氟化物光纤长度增加脉冲宽度变窄、光谱变宽、峰值功率增高; 当掺Er3+氟化物光纤长度、腔内净色散量、小信号增益系数为一定值时, 可饱和吸收体不饱和损耗在一定的范围时可以得到稳定的锁模脉冲, 且随着可饱和吸收体不饱和损耗的增加脉冲宽度变窄, 光谱先变宽后变窄变化范围不大, 峰值功率增加。