电激励的高功率脉冲CO2激光器是激光推进等新兴应用的优选激光器之一。现有激光器的功率、光束质量等性能还不能满足这些应用的需求。这些性能的提高取决于高功率高压电容充电、高气压大体积均匀放电、高气压高速均匀流场和激光谐振腔等关键技术的进步。采用串联谐振开关电源技术实现了高功率高压电容充电,单模块充电电流807 mA,充电电压50 kV的实验结果证实了这种方法的有效性;并且探索了电感隔离Marx高压脉冲发生器在高气压下大横截面积均匀放电中应用的可能性,采用该方法,将无氦工作气体的稳定工作气压由2×104 Pa提升到3×104 Pa,将最大单脉冲能量由64 J提高到115 J。这些关键技术的进步为高功率脉冲CO2激光器的开发奠定了基础。

根据磁场稳定气体放电的原理,设计了一套电极结构,对这种二轴正交式横流CO2激光器的放电特性进行了研究,获得了大体积均匀放电,放电注入功率为15kW.

在频域用角谱理论分析了矩形波导激光器谐振腔的耦合系数,计算了矩形波导中EH11模的耦合系数,本文的方法可以推广用于对其它模的分析。

平板波导内的场按自由空间传播的厄米高斯函数展开,计算了平板波导谐振腔的耦合损失,给出了平板波导中EH11模的耦合损失与球镜的曲率及位置的关系。结果表明存在两种特定的结构使耦合损失最小。

利用自吸收方法测量了磁约束铜蒸气放电余辉初期的铜2D52亚稳态原子密度。对亚稳态原子的弛豫情况,同普通铜蒸气激光器进行了对比,分析了磁约束放电条件下亚稳态原子的弛豫机制。为建立重复频率运转的磁约束铜蒸气激光器提供了基础。

计算了平板宽波导谐振腔中EH11模的耦合损失，结果表明存在两种特定结构使耦合损失最小。

相应于方波导或圆波导的三种低耦合损失的谐振腔结构，即平行平面、半共心、半共焦结构，计算了不同纵横比的平板波导内各种模式的耦合损失，讨论了平板波导激光器谐振腔的设计和模式特征。

研究了平板宽波导激光器的直流放电特性和放电区内的气体温度分布。实验和理论分析表明，在给定放电区内最大气体温升的情况下.放电区内所允许的最大注入功率与放电面积成正比，即在直流电激励下平板宽波导激光器具有功率“面积放大”功能。从而为中、大功率CO2激光器小型化研究提供了新的途径。

提出一种放电结构和理论模型，对表面波发生器的表面波放电等离子体特性进行了分析。在给定的工作气压、注入微波功率及所吸收的外场功率情况下，利用这一理论可以求出放电管内电子密度、电子温度以及微波电场强度的绝对值和径向分布。分析表明，这种放电结构很适于CO2激光器高效率的微波激励。