高功率全光纤结构激光系统中，后向受激拉曼散射光会被合束器等器件吸收，产生热量并对器件造成破坏，成为限制功率提升的因素之一。提出前向拉曼兼容光纤激光器概念，通过注入辅助种子光抑制后向光来提高输出功率。建立了含有受激拉曼散射效应（SRS）的主振荡功率放大（MOPA）结构数值模型，模拟分析了后向光的特性，且比较了注入不同功率、不同波长辅助种子光对输出总功率的影响。计算结果表明，当注入辅助种子光在特定波长特定功率时，系统输出功率可提升一倍以上。

放大自发辐射（ASE）是限制铒镱共掺光纤激光器和放大器功率提升的重要因素。通过数值计算，对单模铒镱共掺光纤放大器中的ASE进行仿真，重点模拟了光纤参数对ASE的影响，并进行提升输出功率方法的分析。通过改变抽运方式、抽运光波长、光纤放大器长度和掺杂离子的浓度等相关参数研究了ASE的影响因素。研究结果表明，反向镱离子波段ASE是影响信号光功率输出的主要因素，前向铒离子波段ASE则主要影响输出光的光谱特性。光纤参数的优选可以有效地抑制镱离子波段和铒离子波段的ASE，在保证光谱质量的同时提升信号光输出功率。

对延迟随机并行梯度下降(D-SPGD)算法在远距离相干合成中倾斜控制进行系统研究，并与传统的随机并行梯度下降(SPGD)算法进行对比。理论研究结果表明，该算法可以明显降低传输延时对控制带宽的限制，显著提高远距离系统倾斜控制的效果，有望在远距离相干合成系统中得到实际应用。

提出了一种多波长窄线宽光纤放大器, 其种子光由多个单频激光耦合而成, 所有单频激光波长几乎相等(波长间隔小于1 nm), 频率间隔大于两倍布里渊频移。建立了此类多波长窄线宽光纤放大器的完整理论模型, 分析了放大器中受激布里渊散射(SBS)与种子数目的关系。搭建了双波长和三波长窄线宽光纤放大器, 进行SBS阈值输出功率测定实验。实验结果与理论模拟结果基本一致, 验证了理论模型的合理性; 双波长和三波长放大可以有效抑制SBS效应, 大幅提高放大器输出功率。

利用两种不同大气湍流结构常数模型，讨论了不同高度的湍流对大气湍流光学参数的影响。通过理论计算得出：相干长度和对数振幅起伏方差主要由低层大气湍流决定，而等晕角、倾斜等晕角、格林伍德频率和泰勒频率由对流层顶附近的高层湍流决定。分析了垂直高度30 km以下的3部分大气湍流对等晕角的贡献比例，在给定的不同强度湍流下，对流层顶附近的高层大气湍流贡献比例都大于25％，而低层大气湍流的贡献比例都小于3％。

相干合成是获得高功率、高光束质量激光输出的有效方法之一。在光纤激光相干合成中，各路激光的活塞相差、倾斜波前和光束拼接方式直接影响合成光束的质量。各个单元光束波前的倾斜误差对合成的效果有重要影响，因而倾斜波前控制具有重要的意义。详细介绍了液晶空间光调制器、高速倾斜镜和光纤自适应准直器等常用的倾斜控制器件，对比目前用于倾斜波前控制的不同方案，分析了各方案的优缺点。并对光纤激光相干合成中倾斜波前主动控制的发展进行了总结和展望。

相比单束光，阵列光束由于各光束之间互不相干，可以减小大气湍流引起的接收光强起伏。特别在激光照明和通信等应用场合中，非相干合成光束可以明显提高照明均匀性和减小通信误码率。简要介绍了相干合成阵列光束在湍流大气中传输的光强闪烁研究进展。针对非相干合成阵列光束在减小光强闪烁的优势，回顾了非相干合成阵列光束在激光主动照明、星地激光大气通信方面的实验研究结果；详细总结了子光束为不同类型的非相干合成阵列光束的理论研究方法和结果，包括不同波长光、基模高斯光、部分相干高斯光和艾里光。实际中子光束一般为部分相干光，它们互相之间存在相干性。提出了下一步应深入开展研究的问题为阵列光束大气的光强闪烁。

相位调制单频激光产生多波长激光具有操作简单、成本低的特点，可有效抑制窄线宽光纤放大器中的受激布里渊散射（SBS）效应。理论研究了波长数目、波长成分相对强度与调制信号之间的关系，当调制频率较小时（如约100 MHz），调制产生的多频激光可以有效提高SBS阈值。实验研究了调制频率为100 MHz的相位调制对高功率窄线宽光纤放大器中SBS的抑制效果。在放大器末端熔接16 m和26.5 m传能光纤的情况下，SBS阈值输出功率分别为相应的未调制时的2.5倍和3.7倍。实验结果表明，利用相位调制可以有效抑制窄线宽光纤放大器中的SBS效应，且抑制效果与系统参数有关，未调制时的SBS阈值越低，效果越好。

多波长放大是能够有效抑制窄线宽光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)效应的一种新方法。对其基本理论进行了详细的介绍，并按照波长间隔的不同将其分为大波长间隔和小波长间隔多波长放大两种类型。综述了这两类多波长放大方法在理论研究和实验研究方面取得的重要成果，分析了它们各自在抑制SBS上的优势，指出大波长间隔多波长放大在提高单频激光输出功率方面具有明显优势，而小波长间隔多波长放大在进一步提升高功率光纤激光相干合成系统功率方面具有巨大的应用价值。

在固体板条介质激光器的研究中, 为了同时获得高平均输出功率和高光束质量, 开展了两类光学谐振腔在板条介质激光器上的对比研究, 分别进行了稳定腔与非稳腔的模拟分析和实验研究, 其中非稳腔采用一维渐变反射率输出耦合镜。稳定腔运转时, 激光二极管(LD)抽运功率428 W条件下, 获得了107 W的1064 nm激光功率输出, 得到光束质量M2x=8.35(厚度方向), M2y=32.29(宽度方向), 板条晶体在宽度方向上的光束质量较差。为了进一步提高光束质量, 使用了一维渐变反射率输出耦合镜构成的非稳腔, 宽度光束质量有明显改善。