激光晶体由于吸收了一部分泵浦光能量，产生的热量引起晶体内温度不均匀分布，使晶体内的折射率产生不均匀分布，对振荡光产生相应的相位调制，引起振荡光光场再分布，进而导致振荡光模式发生变化。谐振腔具有滤波作用，谐振腔会过滤掉振荡光中与谐振腔不匹配的模式，引起损耗，用MATLAB模拟晶体内温度场分布，通过计算谐振腔内基模的热致损耗及低阶模转换到高阶模的比例，并研究谐振腔中各阶模式的转换问题，为抑制高阶模并减小损耗提供理论依据。

通过抽运结构的优化设计，对YAG 晶体的轴向吸收系数非均匀特性进行了补偿，实现了直径15 mm Nd∶YAG晶体的轴向高均匀抽运。分析了轴向非均匀晶体吸收系数的影响，提出在控制抽运光中心波长的基础上，通过改变结构参数来补偿轴向吸收系数不均匀导致的抽运不均匀的方法。实验验证了轴向吸收系数为2.343~2.882 cm-1的Nd∶YAG 棒的均匀抽运优化方案。

就高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器提出一种新的耦合方式: 激光二极管阵列拟柱面排布, 即所有激光二极管面阵成1维圆弧型排列, 圆弧的圆心在增益介质的几何中心, 其后紧接一个空心导管进行耦合传输。建立了3维光线追迹程序对这种新耦合方式的特性进行模拟。模拟计算结果表明: 这种耦合方式中二极管阵列排布方式灵活, 当二极管阵列面阵单元以1×12(圆弧方向)、2×6(圆弧方向)、3×4(圆弧方向)这3种排布方式排布时, 在较大的圆半径变化范围内均能实现高的输出耦合效率和高的能量沉积效率; 当增益介质紧贴导管输出放置时, 3种方式排列均能在增益介质中实现均匀平顶分布; 当快轴方向所排阵列个数与慢轴方向所排阵列个数之比接近慢轴发散角与快轴发散角之比时, 能获得更好的耦合效果。

在高功率激光二极管阵列(LDA)侧面抽运模块研究中,高效率高质量的抽运耦合结构设计非常重要。为了对抽运耦合结构进行优化设计,需要对棒状增益介质内的抽运储能分布实现量化评价。由于用于激光谐振腔和放大光路的激光二极管抽运模块的抽运储能分布要求不同,因此对激光振荡模块和放大模块中的抽运储能分布分别建立了一套评价方法。分别对激光振荡模块和放大模块中的抽运储能分布进行实例评价分析,结果表明,所提出的评价指标和计算方法既能充分反映出放大模块中抽运储能分布的储能沉积效率和抽运均匀性变化情况,也能反映出激光振荡模块中抽运储能分布与谐振腔模分布的匹配程度。

在高功率激光二极管阵列(LDA)端面抽运大口径放大器研究中,高效均匀的抽运耦合系统是非常重要的。为了对各种抽运耦合系统进行比较,需要对抽运场分布实现量化评价。依据抽运场分布提出一套评价方法,利用沉积效率、平均抽运密度、调制度、起伏均方根(RMS)值、均匀区尺寸等五项指标对抽运场分布进行综合评价。评价方法中既有统计量(如沉积效率、起伏RMS值、平均抽运密度),又有极值量(如调制度),还有建立在起伏RMS值统计结果基础上且满足一定条件的均匀区尺寸指标,是一套比较综合的评价方法。还提出从抽运场中间小区域开始,逐步向外扩大面积计算各指标,最后得到这些指标的变化曲线,根据这些变化曲线可对不同的耦合系统进行分析比较。对三个抽运场分布进行实例分析,结果表明,提出的评价指标和计算方法能反映出抽运场分布的抽运能沉积效率和分布起伏等关键信息。