为了提高半导体激光器作为光纤激光器、固体激光器泵浦源的亮度，基于光束准直、空间光束合成、偏振光合成、光纤耦合等技术，提出了一种紧凑的光束整形系统来均衡半导体激光器快慢轴的光束质量，采用类似阶梯型棱镜和两个30°的直角棱镜填充快轴方向暗区，并用偏振合束器对慢轴光束宽度进行压缩的光束整形方案，设计出了一种紧凑的高亮度光纤耦合系统。该系统由8个mini-bar组成的半导体激光器叠阵耦合进芯径为100 μm、数值孔径为0.22的光纤中，其输出功率为272.4 W，光光转换效率为85.1%，亮度高达22.832 MW/（cm²·sr）。

为了满足精简多波段激光设备光路的技术需求, 选取ZnS、YbF3两种材料, 在ZnSe基底上完成了45°入射条件下长、短波红外合束镜的设计。引入修正系数, 结合误差分析, 解决了测量光谱与设计曲线不吻合的问题。最终制备的合束镜在入射角为45°时, 在λ=(10.6±0.2) μm波段透过率>95%, 在λ=(780±10) nm、(808±10) nm、(880±10) nm、(915±10) nm波段反射率＞97%, 在λ=630~680 nm波段的透过率约为41.825%。所制备的合束镜具有良好的环境适应性, 满足系统的技术需求。

光纤内的激光光强分布是激光照明研究的关键内容之一。文章采用OptiBPM光学软件分别对光束半径为15、30和50 μm的单模、双模和多模激光在两层均匀结构的光纤内的传输进行了仿真计算, 仿真设置纤芯直径分别为100、120、150和180 μm。结果表明, 对于应用于照明领域的多横模大功率半导体激光器, 在耦合纤芯直径与激光束宽度相等的情况下, 光纤出射端的激光光强分布最均匀。

毫米波/红外(MMW/IR)波束合成器是毫米波/红外双模制导半实物仿真系统中的关键器件。介绍了一种波束合成器和对其进行性能研究的实验装置。研究结果表明：工作频段为34~36GHz的毫米波分别从30°、40°和50°方向入射到波束合成器,在垂直和水平两种极化态下,透过率均大于50%,由器件引起的相位移均在3πrad以内；在红外辐射入射角为20°~60°的范围内,当波段为3~5μm时,波束合成器的红外反射率能达到90%以上,当波段为8~12μm时,反射率大于80%,水平和竖直方向的分辨率均在41″以内。该器件已成功地应用到半实物仿真系统中。

针对激光加工在金属材料焊接、熔覆、表面硬化等工业领域的应用, 考虑到半导体激光器体积和重量小、效率高、免维护、成本低以及波长较短等特点, 设计了功率达2 kW的半导体激光加工光源。在大通道工业水冷条件下, 采用48只出射波长分别为808, 880, 938, 976 nm的传导冷却半导体激光阵列作为发光单元, 最终研制出了2 218 W高亮度光纤耦合模块。此高亮度模块可以实现柔性加工, 直接应用于金属材料焊接、熔覆、表面合金化等工业领域, 对于半导体激光器在工业领域的应用具有重要意义。

为了实现微波/红外半实物仿真技术中的信号耦合，提出了一种基于高透光率金属网栅的宽频段二色波组合器结构，并建立了金属网栅二色波组合器的微波反射特性和红外透射特性分析模型。为了验证基于高透光率金属网栅的二色波组合器的可行性和分析模型的有效性，利用激光直写工艺在锗基底上制作了金属网栅二色波组合器样片；为了减小倾斜入射时不同极化情况下微波反射率的差异，金属网栅垂直极化和平行极化方向的周期分别设为500 μm和400 μm。在微波暗室中测量了金属网栅二色波组合器样片在12~18 GHz频段的微波反射率，并利用傅里叶红外光谱仪测量了样片在10~12 μm波段的红外透射率。计算和测量结果显示，高透光率金属网栅二色波组合器的微波反射率优于-1.5 dB，红外透射率约为83%，表明高透光率金属网栅可用作一种新型的宽频段微波/红外二色波组合器。

利用SOA中的偏振主态的概念，理论分析了SOA中的偏振旋转的问题，并以此为基础提出了一种基于SOA中偏振旋转的光开关。这种光开关以SOA和偏振分束器(Polarization Beam Combiner，PBC)为核心元件，利用光在SOA中的偏振旋转实现了光信号的开关，这种光开关具有开关速度快，功率均衡，易集成等优点，实验得到的开关消光比达到24 dB以上，开关速度达到20 ns。

从惠更斯-菲涅耳原理出发,根据光学综合成像像面干涉的实际情况,建立了符合实际的光学综合孔径像面干涉数学模型;根据针孔干涉的条件,把望远镜镜面分成许多子镜面,并在此基础上对光学综合孔径像面干涉进行了公式推导和计算机仿真;分析了两望远镜的波面倾斜及光程差对干涉条纹的影响,并进行了仿真.

提出了偏振光合束器(PBC)的两种设计结构;用高斯光学和矩阵光学的方法给出了偏振光合束器中关键元器件保偏双光纤准直器的相关理论计算;报道了实验结果和研究成果。