研制的双波长短脉冲激光器采用“大模体积腔+渐变反射率输出镜”技术, 对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿, 在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ, 脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出, 20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%, 激光光束质量M2≈1.6。该实验结果与采用MOPA技术路线——谐振腔+预放的方式技术指标相当, 但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体, 相位匹配方式选择II类相位匹配, 倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ, 最高倍频效率68.6%, 激光光束质量M2≈2.1。通过能量调节设计, 实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。

研制了大能量高光束质量短脉冲激光器，系统采用主振荡＋预放大器＋主放大器2级主振荡功率放大器(MOPA)结构。采用双棒热效应补偿改善光束质量的措施，在重复频率400 Hz时实现单脉冲能量40 mJ、光束质量因子约为1.2的激光输出。激光器放大后实现单路脉冲能量712.5 mJ、脉宽12.4 ns的激光输出，采用球差补偿的方法提高了激光器的光束质量，在最大输出功率下实现了光束质量因子小于2.3，光光效率27.7%。偏振合束后，激光器输出能量大于1.4 J。

利用激光熔覆技术, 在钛合金基体表面制备Ni/Ti涂层和Ni/Ti-Al2O3涂层, 用显微硬度计和多功能摩擦磨损试验机分别对涂层的显微硬度分布情况和涂层的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明, Ni/Ti涂层、Ni/Ti-10%Al2O3涂层和Ni/Ti-20%Al2O3涂层硬度平均值达到720、760 HV0.1和800 HV0.1, 使基体硬度提高了一倍多。涂层的摩擦磨损试验表明, 摩擦过程中存在跑合期、平缓增长期、快速增长期和平稳期四个阶段, 涂层的磨损量要低于基体的磨损量, 而摩擦系数要高于基体的摩擦系数。

采用光线追迹法详细分析线阵二极管激光器经微球面柱透镜快轴准直后的光强变化情况，利用快轴准直微球面柱透镜的球差可调整输出激光光强分布的特性，得出了快轴准直输出发散角约5°时光强分布具有较好的平顶形式。根据叠阵二极管激光器输出光的特点，设计了由25个二极管激光器组成的叠阵二极管激光器的光束整形输出系统，该系统由快轴准直微透镜、快轴耦合透镜和慢轴耦合透镜组成，把需要泵浦的激光介质薄片设计在快轴耦合透镜的焦点上，并且在慢轴耦合透镜的成像面附近，得到了7 mm×8 mm的泵浦光斑，光强不均匀性约10%，输出效率达到85%。

报道了一台全固态、高亮度、亚纳秒级的1.319 μm连续主动锁模激光器。谐振腔采用四镜折叠热稳腔，以二极管抽运的两个NdYAG模块作为增益模块，并利用主动幅度调制的声光锁模器进行锁模。锁模运转后激光器稳定输出平均功率为9.6 W，光束质量因子M2<2。锁模激光脉冲重复频率为100 MHz，脉宽约630 ps。

报道了一台平均功率15.5 W,重复频率5 kHz的激光二极管(LD)抽运全固态589 nm黄光激光器。用声光调Q的LD抽运Nd:YAG固体激光器产生1064 nm与1319 nm的基频光,并在腔外通过两块LBO晶体和频产生589 nm黄光激光。为提高和频转换效率,对1064 nm与1319 nm基频光的功率配比及脉冲宽度进行了优化设计,并采用电子学延迟技术使二者在时域上同步。当1064 nm和1319 nm基频光总平均功率为140 W,匹配温度为43.5 ℃时,获得了15.5 W的589 nm激光输出,和频效率约11.1%,重复频率5 kHz,脉宽约110 ns。

报道了一台平均功率3.09 W、和频效率大于35%的周期极化化学计量比钽酸锂(PPSLT)晶体准相位匹配和频钠导星激光器。用声光调Q的二极管抽运Nd:YAG固体激光器产生高光束质量的基频光1064 nm与1319 nm,在腔内插入高精度控温的标准具获得窄线宽输出,并在腔外通过准相位匹配的PPSLT晶体和频产生钠导星激光。当注入PPSLT晶体的1064 nm和1319 nm总平均功率约8.80 W时,在匹配温度68 ℃时实现了最高和频转换,输出钠导星激光3.09 W,重复频率800 Hz,脉宽约60 ns,线宽约1.6 GHz。并通过调节控制标准具的倾斜角度和温度,将中心波长对准至钠D2a线589.1591 nm,偏差小于±0.2 pm。

通过对抽运模块增益分布、晶体棒应力以及冷却器等特性分析, 确定了激光器增益分布的均匀性与二极管激光器(DL)的发散角、抽运源与晶体的距离以及抽运源发射波长等参数的关系, 建立了抽运模块聚光腔的设计模型, 利用该理论模型设计并封装出了1～16 kW抽运模块。通过抽运模块性能测试可以得出, 该抽运模块可在占空比20%, 工作电流120 A, 水温25 ℃条件下稳定运行, 增益分布均匀性达到85％, 抽运模块的小信号增益系数为0.148 cm-1。

通过高功率二极管激光器封装实验对二极管激光器单元的封装工艺可靠性进行了物理分析,对组装的大功率阵列二极管激光器以及抽运模块的失效特性进行了分析。根据分析结果,提出了高功率二极管激光器单元以及大功率阵列激光器的可靠性测试方法。任意抽取经过可靠性测试的激光器,在冷却水温20 ℃条件下进行寿命测试,根据实验结果得出退化率,推算出准连续二极管激光器在水温20 ℃,电流150 A,占空比为15％(500 Hz,300 μs)时,平均激光工作寿命达到5×109次脉冲,且寿命测试过程中激光器再没有发生失效。结果表明,经过单元老化筛选后的二极管激光器,其运行可靠性得到进一步保证。