报道了正交线偏光全息中的正交再现现象。所谓的正交再现,指的是衍射光的偏振态与记录信号光的偏振态是正交的。基于新发展的张量偏光全息理论,分析了正交再现的条件;搭建实验平台,在实验上观察到正交再现现象。通过定量分析与多组实验,可以得出当衍射光实现正交再现时,其功率大小与记录过程中信号光和参考光的干涉夹角有关。实验结果和理论分析结果完全吻合。正交再现现象的发现,有望拓展对偏光全息理论的认知。

偏光全息术通过记录两束偏振光干涉形成的偏振光栅，可以把偏振光信息存储在偏振敏感材料当中。偏光全息把传统全息术中长期被忽视的光波偏振信息加以利用，在加大了存储容量的同时，也具有了许多独特的性质。本文简要介绍了偏光全息的发展历程，描述了基于张量的偏光全息理论及其一些推论，然后对偏光全息在数据存储领域的应用作了介绍，并做出展望。

为了选择适合太阳光泵浦的激光材料，本文从四能级速率方程出发，综合考虑了太阳辐射带状光谱特性和激光材料对泵浦光吸收能力，建立了太阳光泵浦固体激光理论模型。利用该模型推导得到了单束光侧面泵浦和椭球腔侧面泵浦方式下的泵浦阈值表达式，并结合Nd3+∶YAG、Nd3+∶glass、Nd3+∶Cr3+∶GSGG (Nd3+∶Cr3+∶Gd3Sc2Ga3O12)、Cr3+∶BeAl2O4和Cr3+∶Nd3+∶YAG等激光材料的光谱参数，计算了这些材料的泵浦阈值光强。结果表明:在单束光侧面泵浦和椭球腔侧面泵浦方式下，Nd3+∶YAG的泵浦阈值光强分别为448个太阳常数和224个太阳常数，是比较适合用太阳光泵浦的激光材料。由于椭球腔的特殊结构，采用椭球腔侧面泵浦激光介质，阈值光强比较低。分析了泵浦阈值光强与材料直径的关系。该模型可用于从现有的激光材料中筛选出在太阳光泵浦下最易输出激光的工作物质。

为了获得较好的激光性能，研究了直接与间接抽运对自倍频(SFD)激光性能的影响。建立了自倍频激光模型，并与已有的实验结果进行分析比较。利用该模型分析比较了直接与间接抽运下Nd3+YAl3(BO3)4(Nd3+YAB)自倍频激光性能。结果表明，当晶体的Nd3+浓度和长度的乘积低于一个特定值时，直接抽运获得的自倍频激光输出低于间接抽运，这表明直接抽运并不适用于任意浓度和长度的Nd3+晶体。给出了特定实验条件下适用于直接抽运要求的晶体浓度和长度。对其他自倍频晶体和不同的实验条件，采用类似的方法，也可以得到适用于直接抽运要求的晶体浓度和长度。

分析了Yb3+:YAG的发射光谱，按照均匀展宽的机理，对发射截面按照波长进行了划分，使之对应于Stark子能级对之间的跃迁。在此基础上，提出了内置Yb3+:YAG的环形腔将连续注入种子激光转换为超短脉冲激光的理论模型。基于速率方程方法，推导得到了描述脉冲激光性能的方程。在此过程中，考虑了Yb3+激光的抽运饱和吸收和自吸收效应。最后利用该模型分析了不同情况下的超短脉冲激光性能。结果表明，要实现性能优良的脉冲激光输出，必须选择合适的种子激光频率、光强和晶体长度等。

从准三能级速率方程出发, 模拟分析了940 nm LD端面抽运Yb3+∶YAG输出1030 nm激光的性能。着重考虑了抽运光的吸收饱和以及Yb3+的自吸收损耗。结果表明, 由于输出波长在1030 nm附近的Yb3+∶YAG晶体存在严重的自吸收损耗, 入射功率必须足够强才能有激光输出, 因此激光器的阈值较高; 同时, 自吸收损耗与Yb3+离子浓度、晶体厚度有关, 存在最佳的晶体厚度和Yb3+离子浓度, 使激光器的输出功率最大。抽运光的吸收饱和使激光器运转时激光下能级的粒子数减小, 吸收系数下降, 激光器的输出功率较低。

在考虑荧光浓度猝灭以及增益介质热效应对粒子数玻尔兹曼分布影响的基础上,建立了准三能级微片激光器的速率方程,并将该方程用于解释Yb3+:YAl3(bO3)4微片激光器.比较理论计算结果和他人已发表的实验数据,显示该方程在-定程度上是合理的.在此基础上提出了-定条件下Yb3+:YAl3(bO3)4微片激光器的激活离子浓度和介质厚度的优化方案.

利用钛宝石激光器抽运Nd3+:GdAl3(BO3)4(NGAB)非线性激光晶体,通过抽运光与基波光自混频实现了连续蓝色激光输出.在此基础上,将-块KTP非线性光学晶体插入到NGAB晶体和输出镜之间,实现了蓝绿色激光的同时输出.