为了解决射频板条CO2激光器因安装或腔镜热畸变造成的光路偏移问题, 采用外光路偏移补偿的方法对其进行校正。研究了基于压电陶瓷的偏移补偿装置, 设计了压电陶瓷驱动电路,并分析了控制精度和自适应控制方法。结果表明, 通过偏移补偿装置, 激光输出功率在任何占空比下均可达到或超过标准参考功率值, 并通过对比有无自适应调节, 激光输出功率最大相差100W, 且可保持激光输出功率在2h运行中波动小于2%。此项研究可保证激光器高效运行, 提高激光器的输出功率和模式的稳定性, 具有较大的实用价值。

折射率失配引起的球差导致飞秒激光加工焦点在光轴方向发生位置偏移和焦斑拉伸现象，降低了飞秒激光加工的轴向分辨率和位置精确性，严重影响了飞秒激光加工三维微纳米器件质量。因此，寻求一种合理的补偿设计方案是当前加工技术的一种诉求。利用空间光调制器能够实现光场相位变化的特性，提出在空间光调制器上产生一个与像差函数等值相反的相位信息方法补偿到光路中消除折射率失配引起的球差影响。理论上分析了折射率失配引起球差对加工焦场强度分布影响，通过泽尼克多项式将球差函数进行展开分解，设计针对不同级数的球差矫正的计算全息图，实现球差矫正。该方法不仅能够消除焦斑拉伸畸变，而且能够恢复焦斑位置和强度，为飞秒激光加工中消除折射率失配影响提供了一种较好的解决方案。

针对2 kW射频板条CO2激光器离轴负支非稳波导混合腔的近场分布存在较多高空间频率分量，导致聚焦后会产生不可忽略的旁瓣,无法直接应用于激光加工的问题，对谐振腔的近场分布使用特征向量法和矩形波导的解析表达式进行了数值模拟和实验研究。并结合Collins公式研究了输出光束整形过程中光场分布的变化和整形系统中空间滤波器的优化设计。理论和实验结果表明：激光器输出光束在整形前为有较多高空间频率振荡的长条形的简单象散光束。通过带空间滤波器的整形系统消除旁瓣，并将初始的长条形的简单象散光束整形成近圆形、近基模高斯分布的光束。整形后的光束非稳方向的光束质量因子M2为1.1，波导方向M2为1.08。