研究了高功率激光在封闭通道传输时,空气吸收激光能量引发的浮力对流对热晕效应的影响。建立了浮力对流下热晕效应的物理模型,采用数值计算方法分析了热传导和对流传热这两种影响光束质量的因素,发现浮力对流对封闭通道内热晕效应有削弱作用,并且会造成光束质心漂移。研究了不同排布方式下阵列光束的远场光斑形状、光束质量和光斑质心漂移。结果表明,阵列光束间相互作用下的浮力对流更强,对热晕效应的削弱作用更强,不同排布方式下不同位置处光束的情况不同,通过选择合适的排布方式可以找到优化的光束质量和质心漂移。验证了利用轴向风可以抑制热晕效应的方法,结果表明浮力对流的存在会促进热晕效应的减弱,当轴向风逐渐增大时,热晕逐渐被抑制,浮力对流的影响逐渐消失。

受热效应、光学损伤与非线性效应等因素的限制，单纤的功率提高困难。因此通过光学元件将多束激光进行合束的光束合成技术应运而生。光谱合束方案具有结构简单，合束光束质量好等优点，逐渐成为了合束技术发展的主流。简要介绍了光纤激光光谱合束的几种常见合束方案，对比分析了几种合束技术的优缺点。对光谱合束中存在的光栅热畸变问题，从理论研究和实验研究两个方面进行了针对性的分析与讨论，并对光谱合束未来的发展趋势进行了展望。

现有主流商品化的空间光调制器(Spatial Light Modulator, SLM)基于硅基液晶

为使LED阵列在目标面上产生均匀的照度分布, 构建一个均匀度评价函数.通过优化阵列中各LED的位置, 使得评价函数产生最小值, 此时阵列在照明面上的均匀度最高.采用模拟退火算法对LED集成圆形阵列、4×4和4×5的矩形阵列进行优化, 优化后的阵列在目标面上均产生了均匀照度分布, 对应的均匀度分别为97%、96%和95%.对LED阵列中影响目标面均匀照度的参量进行研究, 结果表明圆形阵列的最佳半径与LED的颗数无关, 阵列面和目标面之间的距离与阵列的最佳半径呈线性关系；矩形阵列中, 相邻LED之间的最佳距离与阵列面和目标面之间的距离呈线性关系.该方法与现有解析方法所得结果一致, 且算法简单便捷, 可用于计算机自动优化设计.

针对准分子激光器的相关应用，对准分子激光进行光谱控制是非常必要的。相关光谱控制主要包括激光线宽窄化及激光中心波长的稳定输出，常用的线宽压窄方式是利用扩束棱镜组结合光栅构成线宽压窄模块达到激光线宽窄化的效果。利用熔融石英(FS)等腰直角棱镜与光栅的组合实现了线宽0.957 pm的ArF准分子激光输出。理论分析和实验结果表明，作为深紫外波段的良好通光材料，熔融石英棱镜可以实现与常用氟化钙（CaF2）棱镜相近的线宽压窄结果。同时作为等腰直角方式设计，具有更高的切割成型工艺精度、更低的使用维护成本和更广泛的应用价值。

棱镜扩束器(PBE)广泛用在准分子激光腔内光谱压窄系统中，可以有效降低光束发散角和系统内能量密度。为了实现窄线宽激光输出并降低腔内损耗，需要对棱镜扩束器的棱镜个数、单棱镜扩束倍数和棱镜顶角进行优化设计。根据棱镜扩束倍数的理论，数值分析了入射角、顶角和出射角对棱镜扩束倍数的影响，并在实验上很好地验证了扩束倍数与入射角的关系。此外，推导了激光器线宽压窄系统实现一定激光线宽输出所需的总棱镜扩束倍数。优化设计了扩束倍数M为13.3的氟化钙消色散棱镜扩束器，在此基础上，实现了0.915 pm的窄线宽ArF激光输出，实验结果与理论设计吻合。

光纤激光的输出功率在十余年内迅速上升,目前连续输出的光纤激光功率已达千瓦以上。由于光纤纤芯可承受功率和光纤纤芯大小有关,而加大纤芯直径会降低光束质量,为了进一步提高光纤激光输出功率而不降低光束质量,一种方法是设计超大模场双包层光纤,加大光纤中低阶模的直径;另一种方法是加大光纤的纤芯直径,并用各种方法改进它的光束质量。对以上两种方法进行介绍,并给出一部分实验结果。

A new method to obtain linear polarization operation by Brewster's angle-polished fiber end is demonstrated. By using the special polarization operation technique together with introducing a narrow-linewidth fiber grating into the laser cavity, a cladding-pumped linear polarization and single-transverse-mode (M²<1.1) Yb-doped fiber laser with narrow linewidth whose full-width at half-maximm (FWHM) is less than 0.2 nm, is obtained in a simple configuration. The output power is up to 10 W which is continuouswave output at 1085 nm, and the slope e±ciency is 63% with respect to the coupled pump power and 75% with respect to the absorbed pump power, respectively. The measured 21-dB polarization extinction ratio does not degrade with the output power. The simplicity of such an approach is highly beneficial for a number of applications, including the use of a fiber laser for the nonlinear wavelength conversion (especially for the intracavity frequency doubling) and for the coherent and spectral beam combination.

利用倍频Nd∶YAG激光器使玻璃基底上沉积的非晶硅薄膜成功实现了晶化。YAG激光器的倍频绿光经蝇眼透镜阵列整形后得到一光强均匀分布的平顶光束, 并用此光束对非晶硅薄膜进行扫描晶化处理。分别测量了激光晶化前后薄膜的拉曼谱和表面形貌。测量结果表明, 非晶硅实现了到多晶硅的相变, 且晶化处理后表面起伏度明显增大。根据拉曼谱的数据计算了不同激光能量密度下薄膜的粒度大小和结晶度。结果表明, 在一定能量密度(400～850 mJ/cm2)范围内, 结晶膜的晶粒粒度和结晶度随激光能量密度升高而增大。然而能量密度大于1000 mJ/cm2后, 检测不到明显的多晶硅特征峰。激光能量密度在850 mJ/cm2左右可得到最佳晶化效果。