光热敏折变(photo-thermo-refractive, PTR)玻璃材质的体布拉格光栅(volume Bragg grating, VBG)在外腔半导体激光器(laser diode, LD)光谱特性改善领域具有较为广泛的应用。基于有限元分析方法, 研究了LD辐照高度、LD功率和工作温度对VBG热分布的影响。在LD功率为40 W和工作温度为25 ℃的工作条件下, 辐照高度分别为1.48、0.88和0.28 mm时, VBG的最高温升分别为8.52 、5.07、2.20 ℃。辐照区域内的温度与工作温度的偏差随LD功率升高等比例变大。升高VBG工作温度, 可以缩小辐照区域内的实际温度与工作温度的差距。结果表明, 通过优化辐照高度和LD的工作参数, 可以实现VBG工作区域较小的温度梯度分布。

短蒸气室自加热碱金属激光器的原理是利用未被增益介质吸收的抽运光加热碱金属蒸气室。基于三能级速率方程, 建立了半导体激光双端抽运碱金属激光器的理论模型, 研究了增益介质长度、蒸气室温度和抽运源线宽等参数对短蒸气室自加热碱金属激光器输出激光的影响。研究结果表明, 在普通外腔半导体激光器抽运下, 增益介质长度为2 mm时可以实现瓦级激光输出, 选择较高的抽运光功率可提高自加热碱金属激光器的输出功率。该研究结果将为自加热碱金属激光器的实验提供理论基础, 并可进一步拓展小功率碱金属激光器的应用领域。

烷烃类气体中的碳原子是碱金属激光器中碳粒沉积的唯一来源，因此对碱金属蒸气室内的烷烃气体气压进行高精度无干扰探测有助于定量分析碳粒沉积问题。采用傅里叶变换红外光谱技术，选择主峰右翼的吸收峰（3.369 μm）作为特征峰，对甲烷气压进行了定量分析，并分析了蒸气室倾斜对测量精度的影响。实验结果表明，对纯甲烷以及甲烷和氦气配比1∶3时的气体，该方法对甲烷气压的测量最大偏差分别为0.055 kPa和0.057 kPa；当蒸气室倾斜角度大于0.0035 rad时，测量偏差将高于0.075%。该定量分析甲烷气压方法的测量精度满足碱金属激光器碳粒沉积问题表征的需求，将为碱金属激光器碳粒沉积机理研究提供参考。