为满足航天应用的激光源被动散热要求, 提出激光源内部大功耗器件散热解决方案, 设计了经由器件、印制电路板到金属结构的导热通道, 将热量由器件高效传输至激光源的金属结构, 确保器件温度在正常工作范围内；对激光源结构的设计和材料进行优化, 增加并优化散热通道, 进一步提升散热效率。仿真结果表明: 在高温工况下, 散热优化后的方案中芯片和激光器最高温度分别降低约100 ℃和1 ℃, 优化方案有效、可行。

为了运用光子晶体光纤高非线性效应技术获得超宽光谱, 设计了一种基于光子晶体光纤的超连续谱光源, 通过对光子晶体光纤进行塌孔处理后再熔接的方式, 将高峰值功率的窄线宽脉冲光注入高非线性光子晶体光纤, 利用光纤非线性效应实现了光谱展宽。实验结果表明, 该超连续谱光源实现了光谱范围440~2 400 nm, 输出光功率为276 mW。

光纤传输红外脉冲激光在密闭容器内爆炸式汽化液体形成汽化泡促使液体体积急剧膨胀，在喷嘴处形成高速液体射流。利用聚偏氟乙烯(PVDF)针式水听器探测不同激光参数和光纤位置条件下钬激光脉冲诱导高速液体射流的射流压力和汽化效应诱导声波信号，其电信号在示波器上显示并记录，分析射流压力和声波强度与激光脉宽和激光强度的变化关系。实验结果表明激光平均能量为426.3 mJ时射流压力与脉宽(494~967 μs)呈正相关函数变化关系，声波强度在光纤末端与喷嘴间距d=2 cm 和d=4 cm 时与脉宽呈负相关函数变化关系，d=6 cm 时声波强度随脉宽的增大呈先升后降的变化趋势，在736 μs 脉宽时声波强度达到最大值1.32 MPa；脉宽为480 μs 时射流压力和声波强度随激光能量(266.3~420.8 mJ)增大而增大；当激光参数恒定时声波信号和射流信号均随d 增大而增大。

为研究聚焦调Q 脉冲激光诱导水下空化效应，理论分析了激光击穿诱导等离子体空化泡初始半径与绝热指数对空泡动力学的影响。理论研究表明，初始半径影响后期空泡半径的变化，初始半径增大，空泡运动周期、最大泡半径也变大。最大泡半径随绝热指数的增大而增大，与初始半径影响相比，绝热指数对空泡动力学的影响相对较小，表现在不同绝热指数时，空泡运动周期差别不大。聚焦调Q 的Nd∶YAG 脉冲激光聚焦后作用于水中诱导空化泡，使用高速摄影技术准确记录等离子体与空泡动态变化序列图片；使用针式水听器探测辐射的冲击波信号。实验结果表明空泡与冲击波能量主要集中在第一个振荡周期内,第二次、第三次空泡最大半径时空泡能量分别为第一次空泡最大半径时最高能量的31.9%和9.96%，第二次、第三次闭合时辐射的声波能量分别为第一次闭合时辐射最高声波能量的51%和16.8%，后期的泡能和冲击波能量剧烈衰减。

800 mm 芯径低氢氧根光纤传输自由运转钬激光脉冲爆炸式汽化光纤端面的水形成汽化泡，汽化泡闭合时会辐射振荡波信号。不同激光参数条件下汽化泡形貌和运动状态有差异，导致辐射振荡声波的个数、强度、谐振周期、声学频率等特性参数不同。为研究不同脉宽对声信号的影响，搭建了声信号测量系统，通过示波器分析计算振荡波声学信号特征参数。结果表明电源电压为1000 V、频率为5 Hz、电源脉宽为0.7~1.6 ms的条件下，随着脉宽增加，声压值整体上先升高但存在多个拐点，达到峰值1.01 MPa后呈现下降趋势，但第一个声学信号频率总体呈下降趋势且最大值为400 Hz。高能量、短脉宽的钬激光脉冲能诱导高强度、多个数、短周期、高频率的振荡波信号。

人体过多的脂肪严重影响形体美和健康。为了提高消脂效率可选择高吸收系数的激光，但其不易穿透表皮和真皮到达脂肪表面进行消脂。基于消融性微小光热解效应和选择性光热解效应的基本原理，采用聚焦、调Q 的2.75 mm 波长中红外脉冲激光消融皮肤表皮和真皮，形成微小的通道，便于后续聚焦、调Q 的2.3 mm 波长红外脉冲激光能量无损地穿过通道选择性光热解脂肪组织，光热解产物通过新陈代谢排出体外，微小消融区在周围正常组织作用下快速愈合，实现消脂治疗安全性和有效性的和谐统一。该研究可为皮肤科手术治疗提供一种新方法。

为了评估光纤传输波长为2.013 μm的调Q铥激光作为微外科手术刀的可行性，研究200 μm芯径的光纤传输频率为1 kHz、脉宽为400~1400 ns的调Q铥激光在不同能量和不同切割速度条件下切割新鲜猪肾组织的性能。采用专业相机拍摄组织切割后的切割线形貌，光学显微镜拍摄组织切片凹坑形貌，使用科学图像分析软件测量凹坑形貌参数，数据统计分析软件分析实验数据。结果表明相同能量条件下切割速度越大，切割效果越不明显。相同切割速度时，激光脉冲能量越大切割效果越明显。光纤传输高频调Q的铥激光可期望作为微外科手术刀在临床上得到应用。