通过优化激光器结构参数和调整反应体系配方, 实现了传统氟化氢(HF)激光输出光谱向长波的转移和波长大于2.87 μm谱线的高效输出。实验和理论结果表明, 随着光轴由11 mm移至15 mm, 2P8谱线所占比重不断减小, 1P10、2P10等谱线所占比重逐渐增加。HF激光输出谱线存在激烈的谱带内竞争和各谱带间竞争, 且在竞争中呈现出一定的级联效应。研究结果拓宽了HF激光实用输出光谱范围, 使某些长波谱线得以高效输出, 对HF激光选线技术研究及应用具有重要的指导意义。

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。

基于红外成像导引头信号传递和转换机理，分析了影响导引头输出图像特征的主要因素，并在此基础上分析了红外诱饵弹作用导引头成像特征的机理；借助端到端成像建模思想，综合考虑诱饵弹对目标表面辐射特性及导引头增益特性的影响，建立了诱饵弹作用后导引头成像特征量化模型；以理论模型为基础，借助计算机三维场景仿真技术，实现了诱饵弹作用后导引头成像及跟踪特性实时仿真，并基于仿真结果分析了不同发射方向诱饵弹对导引头跟踪性能的影响。结果表明：诱饵弹发射方向不同，诱饵弹对导引头跟踪性能的影响程度不同；当诱饵弹相对目标运动方向的发射角为75°~95°、190°~215°和250°~280°时，诱饵弹对导引头跟踪性能的影响程度最大；当诱饵弹相对目标运动方向的发射角为10°~40°、150°~170°和315°~325°时，诱饵弹对导引头跟踪性能的影响程度最小。

为了提高太赫兹行波管的输出功率, 提出了多个传输信号进行功率合成的方法。首先, 对D波段多注慢波结构进行设计及功分器的优化;然后, 通过微铣削工艺完成了两注THz折叠波导结构的加工, 加工精度满足实际设计要求;最后, 利用CST软件对该结构的冷测与互作用特性进行了分析。仿真结果表明: 该结构的S11值小于-20 dB, 实际测试值在-20 dB左右, 两者较吻合。冷测分析表明该结构具有22 GHz(16%)的冷带宽, 3 dB增益带宽为12.5 GHz。在各电子注的电压、电流、峰值输入功率大小分别为15.79 kV, 12 mA, 10 mW时, 单注结构获得了1.58 W的输出功率及22 dB的增益;而两路信号在互作用完成后, 获得了2.91 W的合成功率输出, 合成效率不低于90%。通过合成的方法可以有效提高THz行波管的输出功率。

为了能够更好地研究反折射率增益导引光纤的工作特性及掺镱反折射率增益导引光纤放大器模型,分析其对信号光的放大特性,利用信号光饱和参量S方法,求解速率方程,针对100μm芯径特征尺寸,进行了理论分析及仿真计算。结果表明,在特定的掺杂离子浓度和抽运功率下,得到信号光增益与光纤长度的相互关系,并得到最佳光纤长度、掺杂离子浓度和抽运功率的数值曲线,与普通的光纤放大器相比,其放大特性有很大的提高。

在以掺铒光纤为增益介质的环形光纤激光器中观察到了光学双稳态现象,定性分析了双稳态形成的机理,即掺铒光纤不同位置分别存在增益饱和和吸收饱和,而且吸收饱和有着更低的饱和阈值。通过理论衍生的公式对增益特性曲线进行了拟合,并结合增益特性曲线对光双稳态的产生给出了定量的解释。