为得到物面光强分布均匀、能量尽量大的部分相干XeCl准分子激光前端种子光，采用放大自发辐射(ASE)法和散射法开展了前端平滑实验研究。首先，基于一台窄脉冲XeCl准分子激光器，研究了种子光的物面光斑均匀性、能量和发散角随光束口径及物面位置的变化规律。然后，分析了影响种子光参数的因素。最后，进行了验证实验。实验结果显示：ASE法种子光物面光斑不均匀性最小为2.01％，能量为微焦量级，但发散角在水平和竖直方向有较大差别；散射法种子光物面光斑不均匀性最小为1.54％，能量为百纳焦量级，发散角为5.5 mrad，衍射极限倍数处于14~37可调。前端泵浦腔尺寸和入射激光能量、散射板上光斑大小、收集透镜焦距分别是影响两种种子光参数的重要因素。经初级放大器放大后，光束物面光斑不均匀性为2.04％，能量达到8.0 mJ，满足高功率XeCl准分子激光角多路系统建设需求。

在气体配比HCl:Xe:He=0.12%:1%:98.88%实现了大功率短脉冲XeCl准分子激光器,以纳米异质结构、微观量子阱、表面微小尺度薄膜沉积,镀制金刚石薄膜、半导体薄膜、巨磁薄膜,及外延生长及后续的光刻、激光与物质的相互作用、等离子体研究为目的,设计了高能量、短脉宽脉冲放电激励的XeCl准分子激光器新型结构,完成了脉冲波形测试.试验结果表明:激光脉宽最短13 ns,单脉冲能量450 mJ,矩形光斑大小2 cm×1 cm,束散角3 mrad,最高重复频率5 Hz.验证了激光器结构、动力学速率方程、总结出了饱和增益、脉宽规律.产生的短脉宽激光热融蚀效应小,类金钢石材料对基底形成了良好的等离子溅射羽辉.

利用受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜改善XeCl激光光束质量和压缩脉冲宽度,给出了脉宽与泵浦能量、焦点位置的关系。光脉冲宽度从50ns压缩到17ns,光束发散角也减小到原来的1/3,散射光功率密度也较泵浦光得到了提高。

利用XeCl(308 nm)脉冲准分子激光淀积技术在功率密度5×108 W/cm2、室温、真空度10-3Pa的条件下,制备出不含氢成分的类金刚石薄膜,研究了类金刚石薄膜的特性及其随制备工艺条件的变化规律。研究了激光诱导的碳等离子体发射光谱,探讨了类金刚石薄膜的形成机理。

通过采用多级L-C峰化回路、增大输出镜反射率、改变HCl浓度的方法,使XeCl准分子激光的脉冲宽度达到150 ns以上(最大脉宽达175 ns),单脉冲能量大于120 mJ。同时对紫外准分子激光的光纤耦合系统进行了研究,直径为0.4,0.6,0.8,1.5 mm的紫外石英光纤的耦合输出能量分别为10,29,39,58 mJ。

利用“闪光二号”相对论电子束加速器研制了百焦耳级XeCl和KrF准分子激光器，激光器激活体积24 l，输出口径20×20 cm2，泵浦功率密度1.5～2.0 MW/cm3。XeCl激光器最大能量136 J，波长308 nm，脉宽50～100 ns，峰值功率1.5 GW，采用虚共焦非稳腔技术，束散角达1.3 mrad；KrF激光最大能量157 J，波长248 nm，脉宽80～100 ns，峰值功率2 GW。

采用“一体化自放大”技术，从实验上研究了XeCl激光器振荡-放大一体化的特性，获得了自放大输出的明显结果，并分析了自放大的内在要求。结果及理论分析表明，这种系统可适用于高增益激光系统的光束质量的改善，并用于准分子激光器件的窄带高功率输出的获得。

在放电泵浦XeCl准分子激光器上,对放大率M从1.80到20.56共十一种虚共焦非稳腔的光束水平、竖直方向发散角θ∥,θ⊥,能量E,近场光强Iout及远场功率密度ρ在不同泵浦速率下随M的变化关系进行系统的实验研究。

本文从理论上和实验上研究了充5Torr Ar气的铯原子共振滤波器对自由振荡XeCl/Pb蓝激光脉冲(40ns脉宽)的吸收和响应特性。从滤波器的侧向和纵向分别探测到脉宽为40ns和150ns的近红外荧光脉冲。