绝缘体上掺铒铌酸锂（Er∶LNOI）因其可以提供高增益而备受关注。对Er∶LNOI波导放大器完成了建模，并建立了对应的能级速率方程。利用该模型对Er∶LNOI波导的增益性能进行了仿真，并与实验进行了对比。当信号波长为1531.5 nm和1550.0 nm时，研究了放大器在980 nm和1484 nm泵浦波长下的净增益，并且通过实验和仿真比较了不同信号功率和泵浦功率下的波导增益。除此之外，还研究了波导长度对放大器增益的影响。

比较了国内外高功率激光钕玻璃的主要性质及发展状态, 重点分析了中国科学院上海光学精密机械研究所近年来研制的大口径N41型激光钕玻璃的物理性能及其在400 mm口径片状放大器系统中的增益特性。利用优化片状放大器技术方案, 测定了N41钕玻璃与N31~42钕玻璃的小信号净增益系数和大口径增益均匀性。实验显示, 在相同测试条件下, N41型钕玻璃的某些关键性能参数优于N31型钕玻璃; 在相同抽运条件下, N41钕玻璃和N31钕玻璃的平均小信号净增益系数分别达到5.3%和5.16%, 远优于神光-Ⅲ主机N31~35钕玻璃的在线测试结果; 385 mm口径内N41钕玻璃增益均匀性为1.085∶1, N41钕玻璃的包边性能满足装置使用要求。结果表明: 新型N41钕玻璃的增益性能较N31钕玻璃有了显著提升, 在放大器结构优化的条件下, 可满足下一代ICF激光驱动系统的需求。

抽运波长为0.98 μm时,考虑合作上转换、交叉弛豫、激发态吸收等上转换机理给出了掺Er及Yb-Er共掺系统的速率方程,并利用二维波导的有限元理论及包含正反向放大的自发辐射的场传输方程,建立了一套分析光波导放大器增益特性的综合理论模型。得到掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器增益与波导长度、抽运功率、掺杂浓度等多个参量的关系,绘制出具有实用性的优化设计曲线。将该理论模型应用于实际制作的Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器,结果与实验数据相符。

将中频磁控溅射方法沉积制备的镱铒共掺A1₂O₃薄膜刻蚀成矩形截面、直线通道的光波导放大器．测量了净增益与抽运功率的关系，结果表明：净增益随抽运功率近似线性增加，阈值抽运功率为18mW；抽运功率为68mW时，长2．24cm的光波导放大器净增益为8．44dB．数值模拟结果显示，相同抽运功率下的净增益为10．6dB．

构建了纵向阶跃非均匀掺杂的掺铒Al₂O₃光波导放大器理论模型，利用有限元法、速率方程和传输方程，数值模拟了放大器的净增益特性．计算结果表明：阶跃掺杂掺铒Al₂O₃光波导放大器提高了抽运效率，净增益和信号光输出功率比优化后的均匀掺杂光波导放大器分别提高了9．2%和90．5%，长度却缩短了16．9%．

利用有限元法分析了脊形掺铒Al2O3光波导放大器内信号光和抽运光的场模式分布、速率方程求解铒离子五能级系统的粒子数分布.数值模拟了光波导净增益与信号光功率的关系和多个放大器级联的净增益特性.结果表明:级联系统存在着净增益亏损.低掺铒浓度的光波导作前级放大器的组合方式,级联系统总净增益最大.

针对较常用的InGaAs(P)分别限制应变单量子阱激光器, 给出了为得到最大净增益的优化设计参数。对于激射波长为1.55 μm的无应变激光器, 最佳的光限制层波长为1.24 μm, 厚度为100 nm。当阱材料引入压缩应变后.由于价带的有效状态密度减小, 量子阱激光器的微分增益变大, 阱深的增大对增大线性增益的效果更加明显.所以最佳光限制层的波长将变短, 为1.20 μm。