研究了激光传输过程线宽压窄模块内部热量累积对系统输出光谱的影响。通过理论分析及实验验证，分析了激光光束传输条件下，棱镜温度变化引起的材料折射率分布不均匀，以及不同惰性气体对输出激光光谱长时间稳定性的影响。结果表明，激光与线宽压窄模块内部元件相互作用，使光学元件温度升高，输出光谱展宽。惰性气体防护系统通过气体流动减小线宽压窄模块内部热量的积累，维持输出光谱的长时间稳定性。模块内部热量的累积对光谱纯度值影响较大，对半峰全宽影响不大。与N₂相比，He折射率随温度变化较小，可使输出激光光谱纯度值长时间保持稳定。

利用流体模型对ArF准分子激光气体放电过程进行了数值模拟，通过对比不同初始预电离强度下的气体放电情况，分析了预电离效应对准分子激光系统放电特性的影响，并探究了不同气体参数下的预电离效果。结果表明，初始预电离强度对于极间击穿电压、ArF准分子的形成以及光输出特性均有显著影响。在保证均匀电场且有效放电的情况下，低的初始预电离强度难以“点燃”气体，但可以获得较高的激光输出能量，而提高初始预电离强度能有效降低击穿电压，却不利于气体对能量的吸收转化。此外，预电离效果受工作气压与F2比例的影响，气压的升高或F2浓度的增加，均会降低预电离的有效性。

半导体光刻技术带动着光源逐步向短波辐射方向发展,以KrF-248 nm、ArF-193 nm光源为代表的准分子激光光刻光源逐步取代了以往基于汞灯的光刻光源,成为当前半导体光刻技术发展的主流光源。目前应用于光刻光源的光学元件主要以在深紫外波段具有优异传输特性的氟化钙(CaF2)材料为主。针对光源研发过程中涉及的光学元件与激光相互作用时会发生损伤的问题,从CaF2材料自身的物化特性、激光辐射特性以及激光与材料相互作用产生损伤的机理三个方面,综合分析了CaF2材料抗紫外激光研究的发展情况,比较了不同应用背景下CaF2材料的激光损伤特性,总结归纳了提高光学元件激光损伤阈值的措施和方法。

准分子激光绝对波长校准技术中,参考中心波长位置抖动是影响校准精度的主要因素,寻峰算法是解决这类问题的有效途径。通过仿真和实验研究比较了5种寻峰算法,结果显示,高斯非线性曲线拟合寻峰法误差最小,算法平均误差为0.15 pm。通过研究强度阈值对5种寻峰算法的影响,明确了阈值优化对减小寻峰算法误差的重要性。选取各算法最佳强度阈值来优化算法,结果表明,高斯非线性曲线拟合寻峰算法的误差最低为0.04 pm,平均算法误差为0.06 pm,选取该寻峰算法作为绝对波长校准核心算法,能满足校准精度要求。通过对影响算法的误差原因进行分析,证明噪声大小是影响高斯非线性曲线拟合寻峰算法误差的主要因素,进一步提升校准精度须从抑制噪声角度出发。

线宽压窄模块是光刻用准分子激光器的重要组成部分。线宽压窄模块中棱镜组及光栅的装配角度直接影响系统输出特性。为了进一步改进准分子激光器线宽压窄模块工程化安装与调试工艺，研究了棱镜扩束器中棱镜角度偏差对系统线宽及能量的影响。通过理论推导及实验验证，分析了单个棱镜角度偏转对准分子激光系统线宽及能量的影响，确定了每个棱镜的装调误差；实验结果与理论分析结果基本符合。根据确定的装调误差优化设计线宽压窄模块的装调方法，对模块的光谱控制工程化具有一定的指导意义。

短波长、高光子能量的ArF 准分子激光在集成电路光刻、材料加工、激光医学等领域具有重要的应用。结合线宽压窄技术方案设计了193 nm ArF 准分子激光器复合腔结构，理论分析了复合腔结构能量提升的原理。针对准分子激光器的长腔特性，提出了实现其复合腔窄带激光模式锁定的解决方案，并进行了实验验证。与通常插入色散元件的单窄带腔相比，锁定后的准分子激光复合腔在输出线宽基本不变的情况下能量提高了4.02 倍，激光效率大幅提升，能量稳定性也大幅优化。

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。

报道了基于准相位匹配(QPM)应用的周期性极化钽酸锂(PPSLT)晶体进行腔内倍频非线性光学变换实验研究。分析比对了不同长度(3.5 mm,5 mm,10 mm)晶体倍频过程。利用3.5 mm PPSLT晶体在2500 mW 808 nm激光抽运下产生1445 mW 1064 nm基频光输出,经过倍频可以得到760 mW的绿光输出。同时对于制约倍频效果和效率提高的系统温度控制等问题进行了分析。

简要介绍了在飞秒激光器中提供自启动机制的半导体可饱和吸收镜(SESAM)的主要功能特点以及相关膜层结构的发展过程； 着重阐述了半导体可饱和吸收镜膜层结构中电场分布以及反射率和反射带宽的影响，同时对三种不同结构的半导体可饱和吸收镜反射率作了分析比较。

实验研究了带有新型宽带SESAM掺钛蓝宝石激光器克尔-透镜锁模的自启动动力学过程；获得了在阻挡-恢复过程中, SESAM启动KLM较为完整的物理图像, 并对其机理进行了分析和讨论。