提出了光栅—谐振腔复合结构. 利用光学理论和粒子模拟方法研究了这种光栅—谐振腔复合结构中的史密斯—帕塞尔辐射的输出特性. 结果显示：利用这种装置可以产生太赫兹波段的可调谐相干史密斯—帕塞尔辐射. 这种光栅—谐振腔复合结构具有下列优点：它可以把一定发射角和任意方位角的史密斯—帕塞尔辐射同相位反馈到电子束,对电子束进行调制.

CO2泵浦源是光泵气体太赫兹激光器的核心器件之一，其性能直接关系到太赫兹激光器的工作稳定性。CO2泵浦源一般由闪耀光栅作为全反射尾镜，构成特殊的光栅腔实现波长的选支输出。采用传输矩阵的特征向量法对光栅谐振腔的腔内光场模式进行了理论分析与数值模拟，计算了光栅腔的一系列本征模式及相应的衍射损耗。结果表明光栅腔的腔内模式特性等效于一个平凹腔，而对于大菲涅尔数的光栅腔， Littrow波长的附近支线也可能具有衍射损耗较低的低阶模，可能优先于Littrow波长的高阶模起振，导致光栅腔的波长选择性降低。

研究了一台增益体积为2.48 L,采用pulser/sustainer放电技术激励的高功率长脉冲紫外预电离TE CO2激光器的运转特性。激光器采用普通平凹稳定腔输出或光栅谐振腔调谐输出。在20-40 kPa气压范围,10-50 μs放电脉冲宽度下,均获得均匀稳定的大体积辉光放电和大能量长脉冲激光输出。给出了激光器在不同脉冲宽度、不同气压下的典型放电电压、放电电流波形和详细的激光输出脉冲能量及电光转换效率数据;也给出了采用光栅谐振腔调谐输出时4条主要激光跃迁谱线的输出激光脉冲波形。工作在非调谐谐振腔和激光混合气气压30 kPa时,激光器以50.1 μs放电脉冲宽度工作,单脉冲输出激光能量11.1 J,相应脉冲功率达220 kW;以31.6 μs放电脉冲宽度150 Hz高重复频率工作输出平均功率达1.52 kW,相应平均脉冲能量10.0 J,脉冲功率超过300 kW。

当工作气体温度变化时,脉冲TEA CO2激光器的输出波长也可能发生变化,此现象称为输出波长的温度漂移。通过建立六温度理论模型,用数值计算的方法揭示了平凹稳定腔脉冲TEA CO2激光器输出波长的温度漂移规律。计算结果表明,这种激光器输出光谱为多谱线结构,工作气体温度升高,激光输出波长向长波长方向移动; 工作气体温度降低,激光输出波长向短波长的方向移动。计算结果还表明,激光输出波长随温度的漂移局限在10P支内,没有9 μm带与10 μm带之间的跨带移动,因此,采用光栅谐振腔,可抑制脉冲TEA CO2激光器输出波长的温度漂移,稳定激光输出波长。

用福克-李(Fock-Li)的数值迭代法对柱面镜-光栅谐振腔在中心波长为10.6 μm处进行了理论分析, 给出了近场和远场的模式分布以及频率选择损耗函数。