利用光栅反射镜的偏振选择原理，设计并制备了35层镀膜、1000 nm周期、70 nm槽深的圆环型微结构光栅反射镜。使用该光栅反射镜作为激光二极管抽运的Nd∶YAG激光器的后腔镜，通过对激光谐振腔的优化，获得了功率为13.4 W的径向偏振激光。分析并设计偏振度的计算方法，测量得到径向偏振激光的偏振度可达97%。

利用共振泄露型光栅反射镜的偏振选择原理，设计并制备了35层镀膜、1000 nm周期、70 nm槽深的直线型光栅反射镜，并通过微纳加工工艺制备了相应的样品。用对比法对样品进行测量，测得光栅反射镜对TE光的反射率为87%，对TM光的反射率为98%，验证了其在中心波长1064 nm处的偏振选择作用，与理论计算结果相符。使用光栅反射镜作为后腔镜，搭建了中心波长为1064 nm的NdYAG激光器，在抽运电流为20.1 A时获得了14.4 W的基横模线偏振光输出，经过实验测量，输出光偏振度可达到95.7%。

径向偏振光是近些年引起广泛关注的一种新型偏振光，它在粒子操控、金属切割和提高显微镜分辨率方面具有广阔的应用前景。径向偏振光可以通过在激光器谐振腔内应用径向偏振光栅反射镜来获得。首先在顶层刻蚀光栅反射镜的模型上通过自编程序分析光栅反射镜各参数对光栅性能的影响，然后设计出光栅反射镜复合结构并结合微纳加工工艺进行了可行性分析。

针对传导冷却和端面抽运的激光增益模块特点，设计了一台10 kW级高功率全固态板条激光放大器实验装置。分析了激光注入功率密度和入射角度等参数对激光放大器提取效率的影响。实验测试了注入功率密度与激光增益模块光光转换效率的关系，实验结果与理论分析基本吻合。激光放大器实验装置的种子源通过一级预放大器和两级主放大器放大后获得了高功率和高光束质量的激光输出，激光放大器输出功率达为11.3 kW，光束质量7.56倍衍射极限，出光时间110 s，光光转换效率达30%。

报道了高功率全固态腔内和腔外倍频两种绿光激光器研究进展。腔内倍频绿光激光器采用L型腔双棒串接结构，在重复频率10 kHz时，用三硼酸锂晶体倍频获得绿光功率186 W，光光效率达15.8%。腔外倍频绿光激光器采用主振荡和功率放大器，在重复频率400 Hz时，获得基频激光单脉冲能量1.2 J，采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔外倍频，获得525 mJ的绿光输出，倍频效率为43.7%。采用偏振合成技术获得了单脉冲能量大于1 J的绿光输出。在该激光放大器实验装置上，进行了双模块热效应补偿技术和受激布里渊散射相位共轭技术实验研究，改善了激光光束质量。

为了研究热容激光器冷却过程中激光介质的热力学特性,建立了激光介质热力学理论模型。该模型将介质表面的换热作为瞬态导热微分方程的热源,得到冷却过程中热传导模型。获得了激光介质在冷却过程中的瞬态温度场,进一步得到介质的热应力。利用数值模拟,得到了YAG介质和GGG介质在不同冷却条件下的冷却时间、温差和热应力。表面换热系数从0.1 W·cm-2·K-1增加到0.5 W·cm-2·K-1,冷却时间明显缩短;表面换热系数从0.5 W·cm-2·K-1增加到1 W·cm-2·K-1,冷却时间缩短不明显。对于相同体积、相同初始温度场的YAG介质和GGG介质,YAG介质的冷却时间少于GGG介质的冷却时间。在相同冷却条件下,YAG介质的温差小于GGG介质的温差,YAG介质的最大等效应力小于GGG介质的最大等效应力。

报道了一台输出功率超过1.5 kW的激光二极管抽运Nd:YAG双薄片激光器。设计了四通光学耦合系统, 通过优化经微柱透镜准直后光束的发散角, 实现了抽运光的近平顶分布。薄片激光介质镀完介质膜后镀Ti, Pt, Au实现金属化, 再采用铟焊工艺焊接在铜微通道冷却器上, 以提高散热效率和冷却的均匀性。采用两片直径40 mm, 厚度1.3 mm的Nd:YAG薄片激光介质, 在两个二极管激光器阵列抽运下, 当每个薄片上的抽运峰值功率为17.7 kW, 占空比10%时, 获得了平均功率1.52 kW的准连续激光输出, 光-光转换效率达到43%, 电-光转换效率超过20%。

理论分析了激光二极管端面泵浦薄片Nd:YAG 激光器的激光介质热效应对波前相位分布的影响,给出了薄片激光器波前热畸变的计算公式.数值模拟了理想均匀泵浦及4阶超高斯泵浦下的波前分布,分析了介质厚度和泵浦均匀性与波前畸变量的关系.研究表明,介质越薄,激光泵浦光均匀性越好,泵浦功率密度越小,激光波前畸变越小;与介质厚度、泵浦功率密度相比,泵浦光光强分布对波前的影响更为显著.