热效应是限制高能激光输出性能的重要因素之一，液体激光体系在此方面具有特殊的优势。开展了二极管抽运无机液体激光器的流动出光实验，实现了流动状态下较长时间高重复频率的激光脉冲输出。测量了激光光谱、激光脉冲波形和单脉冲激光能量等参数，其中激光中心波长为1052.7 nm，脉宽约为170 μs，最大单脉冲能量约为5 mJ。在抽运频率400 Hz时可连续工作10 min以上。但随着抽运频率上升，激光脉冲能量相应下降。结果表明，二极管抽运的无机液体激光体系在流动状态下能有效地避免热沉积，从而实现较长时间、高重复频率的激光脉冲输出，有望发展成为新型高功率、高光束质量激光体系，值得开展深入的实验研究。

对激光二极管(LD)抽运无机液体体系在流动状态下进行了激光实验研究, 初步实现了流动状态下较长时间和较高重复频率的激光脉冲输出, 最大单脉冲能量为5 mJ, 最高抽运频率为400 Hz。根据实验参数数值计算了激光脉冲能量, 初步分析了抽运频率、流场特性和环境湿度对激光输出性能的影响, 为进一步开展无机液体流动激光实验积累了经验。实验结果表明, LD抽运的无机液体体系在流动时能有效地避免热沉积, 可以获得较长时间和较高频率的激光脉冲输出, 而流场特性和环境湿度对激光输出具有十分重要的影响, 需要优化设计流道和控制环境湿度。

介绍了一种掺Nd₂O₃纳米颗粒的溶胶体系，对其光散射特性和消光系数进行了理论分析和数值模拟。结果表明，当溶胶体系中Nd原子的浓度为1.386×10^-20 cm^-3、Nd₂O₃纳米颗粒的半径为5 nm、相对折射率小于1.25时，对1064 nm波长激光的散射损耗不超过0.002 cm^-1。因此，掺Nd₂O₃纳米颗粒的溶胶体系可能是一种理想的激光介质。

液体激光系统在抑制热畸变方面具有突出优势, 能实现长时间稳定的高能激光输出。在液体激光系统中, 常规双侧抽运的激光增益分布呈现边缘很强、中间较弱的特点, 难以获得单横模激光输出, 限制了光束质量。介绍了一种多增益段串接的液体激光系统, 其抽运方式介于侧面抽运和端面抽运之间, 然后对其增益分布和激光能量传输效率进行了数值模拟。数值模拟表明多增益段串接的液体激光系统能产生近似于高斯型增益分布, 激光光束质量很高; 同时该多增益段串接的液体激光系统的腔内传输损耗较小, 激光能量转换效率可达30%以上。

液体介质的循环流动为消除激光系统的热效应提供了有效途径,对改善激光系统的光束质量具有重要意义。根据液体介质的流场特性,结合Fluent6.53软件模拟计算,分析了抽运区介质流速、湍流强度与附面层厚度、温度扰动的关系及对激光热畸变的影响。增大抽运区介质流速能有效减小热畸变和附面层厚度; 在给定抽运条件下,采用光阑限孔的方法进一步减小热畸变,流速为20 m/s时的光程差(OPD)最大差值由10个波长下降到5个波长。

单增益模块的无机液体激光体系在通过流动循环散热时,也导致抽运区域的增益介质在流动方向上产生了热梯度。而双增益模块的液体激光系统既能有效地散热,同时也避免了流动方向的热梯度,具有较好的性能。采用数值计算方法模拟了同样增益长度的单、双增益模块系统的热特性和输出激光的远场光斑分布,并进行了对比分析。结果表明双增益模块液体激光系统的性能明显优于单增益模块系统：远场光斑的峰值强度提高一个数量级,能量集中度和光束质量均得到明显的提高。

为解决无机液体激光系统的热效应问题,采用激光二极管双侧抽运横向流动的Nd3+:POCl3:ZrCl4溶液以很好地减小热效应,实现液体激光系统高功率高光束质量输出。建立了液体激光理论模型,分析了工作参量对系统能量转换效率与介质热效应的影响;模拟了系统在不同吸收系数和不同流速下的能量转换效率,远场光斑分布以及激光束亮度分布。模拟结果表明:采用二极管作为抽运源可以获得很高的能量转换效率,而且光束质量较好;在给定抽运体积和抽运强度为800 W/cm2时,介质的吸收系数位于2.5～3.0 cm-1,流速约为25 m/s时,输出功率与光束质量实现最佳匹配,激光束亮度最高,系统性能达到最佳。

为探索新的高能激光体系,搭建了二极管泵浦的液体激光器.采用激光二极管作为泵浦光源,单侧泵浦掺钕离子的无机激光液体,进行了出光实验.通过测量输出光束的近场分布、脉冲波形和光谱,证实实现了激光输出,输出激光的波长为1053 nm.输出的单脉冲激光能量达到47 mJ,光-光转换效率达到14%.其光-光转换效率高出闪光灯泵浦液体条件下2个数量级,说明该激光体系具有向高能激光体系发展的前景.