在空心导管泵浦耦合系统中, 测量了激光二极管叠阵中巴条的实际指向性, 并带入仿真建模中, 以便获得更准确、更优的模拟结果。与采用理想巴条指向性的模型模拟结果相比, 耦合系统的耦合效率降低了11.2%。同时, 带入实际指向性的模型模拟结果, 具有更大的能量传输损耗和调制更深的泵浦光场分布, 且该仿真模拟结果与实验结果相符。结果表明, 在空心导管耦合系统设计中, 带入实际巴条指向性模型是获得精确模拟结果的必要条件。

为了满足片状激光放大器对泵浦功率密度的要求, 设计并加工了高缩束比的耦合系统。根据LD的发光特性, 将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列, 采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合, 将发光面积为330 mm×85 mm的泵浦光, 在输出口处压缩至18 mm×18 mm的口径, 耦合系统的缩束比高达86∶1。模拟计算表明, 该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低。实验测量该耦合系统的效率为84.2%, 输出口处泵浦光场快慢轴的调制度分别为130和1.18, 且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后, 依然可以保持泵浦光场的轮廓。该耦合系统在效率、泵浦场均匀性、传输性等方面均满足端面泵浦的片状放大器对泵浦耦合系统的要求。

提出了一种分步式制备端泵浦型光纤合束器的新方法。采用模具、热缩管、细丝对合束光纤进行规则合束与固定，合束后的输入光纤束在拉锥前无须扭转，可形成一整根光纤的形态，从而能够与商业切割刀、熔接机等设备兼容。采取此方法得到的7×1型光纤合束器的耐受功率大于1 400 W，泵浦耦合损耗低于0.1 dB。测试和分析了封装后合束器的温度分布，光纤聚合物层温升较大，其限制了合束器耐受功率的提升。

为了满足常温Yb: YAG激光放大器对泵浦功率密度的要求，设计了一种高缩束比的耦合系统。根据激光二极管(LD)的发光特性，将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列，采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合，耦合系统的面积缩束比高达86∶1。模拟计算表明，该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低，且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后，依然可以保持泵浦光场的轮廓,满足端面泵浦的常温Yb: YAG片状放大器对泵浦耦合系统的要求。

基于Zemax软件下的非序列模式(non-sequential mode)光线追迹法，分别模拟复合结构板条介质抽运端面和掺杂介质区工作端面上的光强度分布。由追迹结果可知，经过整形，在抽运面强度分布均匀的抽运光束经过非掺杂介质区传播到掺杂介质工作端面后光束分布均匀性大大降低。研究表明复合结构板条介质中非掺杂介质区影响了抽运光束，即抽运光在非掺杂介质区传播过程中发生全内反射，导致部分光束在实际工作端面的部分区域发生叠加，从而致使实际工作端面抽运光束分布不均匀。最后，依据平面波导匀化理论，从改变非掺杂介质区长度和入射光束发散角大小角度出发，提出改善抽运光束均匀性的思路，并进行了模拟验证。

高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术，泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究，从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型，对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计，并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究，实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出，理论计算与实验结果符合较好。

研究了一种采用新型泵浦耦合方式的固体激光器.大功率环形LD阵 列紧密环绕棒状Nd3+:YLF增益介质进行直接泵浦,泵浦光的利用率和泵浦均匀性有 较大提高,1 054nm波长处的自由振荡脉冲能量输出最大达1.01J,激光器的效率有显著提高.