高功率激光器在工业应用领域的需求不断增长，提高光-光转化效率是降低其生产制造成本的关键途径。针对提高激光器光-光转化效率所面临的增益介质的热负荷问题，利用锁定波长的969 nm“零声子线”泵浦、自主研制的高性能Yb∶YAG薄片晶体和48冲程泵浦系统等，搭建了高效的连续Yb∶YAG薄片激光器系统，实现了最高输出功率373 W，光-光转化效率可达73.37%。其优异性能为后续开展千瓦级超快Yb∶YAG薄片激光器研究奠定了基础。

为了明晰碟片多通放大器的腔体设计方法，本文对不同类型的碟片多通放大器做归纳与总结，共归纳出4f中继成像、谐振腔设计/光学傅立叶变换、近准直光束传输与其他共4种设计理念的多通放大器。介绍了每种放大器的设计方法并详尽列举了研究现状。通过对比4种类型的碟片多通放大器，发现不同种类的多通放大器各有优缺点。4f中继成像需要真空环境以避免焦点处的气体电离，因此机械装置与调试难度较大；谐振腔设计/光学傅立叶变换概念多通放大器的镜片处存在较小光斑，因此较适用于较低能量的多通放大器；近准直光束传输方法由于不需要真空环境，具备很大的发展潜力，但需要精准控制激光运转状态下的碟片面形，难度也较大。因此，从激光器设计角度来看，需要对碟片多通放大器继续进行优化设计，从而同时实现使用场景的多元化与输出能量的可持续拓展。

针对H₂S气体在近红外波段的吸收系数低导致检测灵敏度难以提高的难题，提出了基于共振式多通光声池的SF₆分解产物H₂S气体检测技术。对赫里奥特型多通光声池进行优化设计，激光光束反射次数达到20次。近红外激光经功率放大后入射到多通光声池，通过多次光学反射大幅度提升了光声信号的激发效率，结合声学共振放大技术、光纤放大技术和波长调制-二次谐波检测技术，搭建了一套光声光谱气体检测系统，实现了SF₆背景下微量H₂S气体的高灵敏度检测。实验结果表明，归一化噪声等效吸收系数为2.23×10^-9 cm^-1·W·Hz^-1/2，在平均时间为100 s时，该检测系统对H₂S气体的检测极限达到2.7×10^-8。

高效、高平均功率固体纳秒脉冲激光器在光电对抗、激光雷达、材料改性、激光加工等诸多领域发挥着越来越重要的作用，然而目前大多数纳秒级高平均功率激光器采用Yb:YAG或掺Nd材料作为增益介质，材料的高饱和通量或低储能密度会导致激光器放大链路复杂，体积庞大。研究比较了一种更适合作为高平均功率、高脉冲能量激光器增益介质的无序石榴石晶体Yb:CNGG，研究了有源反射镜结构中Yb:CNGG的多程增益特性，分析了放大过程并建立了多程放大模型，在一定的泵浦条件下优化了晶体参数以实现更好的储能。开展了双程放大实验，在15 kW/cm²的泵浦功率密度下得到了1.53倍的增益。对比Yb:CNGG晶体与Yb:YAG晶体的多程放大能力，在相同的晶体参数和泵浦条件下，在入射能量1 mJ时Yb:CNGG可实现2.11 J的脉冲能量输出，优于Yb:YAG晶体1.41 J的能量输出。

We demonstrate the simultaneous temporal contrast improvement and pulse compression of a Yb-doped femtosecond laser via nonlinear elliptical polarization rotation in a solid state multi-pass cell. The temporal contrast is improved to 10⁹, while the pulse is shortened from 181 to 36 fs, corresponding to a compression factor of 5. The output beam features excellent beam quality with M² values of 1.18 × 1.16. The total efficiency of the contrast enhancement system exceeds 50%. This technique will have wide applications in high temporal contrast ultra-intense femtosecond lasers.

提出了一种基于4-f成像的新型碟片多程泵浦方案。该方案由一片大抛物镜和两组转折棱镜组成多程泵浦的基本传输结构。这种方案拥有0～90°的理论通光孔径角，比目前常见的泵浦结构方案的通光孔径角范围都更宽。在该方案中，碟片上的泵浦光斑具有良好的重合性和锐利的边缘。该泵浦结构在注入344 W、18次泵浦的条件下实现了141 W的多模激光输出，光-光转换效率达到41%，斜率效率接近50%。