针对车载激光雷达对激光器光源的应用需求, 设计了一种高环境适应性、高重频的全固态激光器。设计上,采用ABCD传输矩阵理论对谐振腔进行计算和分析, 实现了激光介质内泵浦光和振荡光最佳的模式匹配; 实验上, 进行了谐振腔的胶水稳定性测试和局部温控测试，从工艺上提高谐振腔的稳定性。通过测量激光器在高温、低温、振动等不同工况下的功率稳定性，证明了激光器具有高环境适应性。该激光器基于风冷散热实现了整机在 -10 ^oC至55 ^oC温度范围内和公路谱振动条件下的稳定工作。在泵浦功率为8.31 W、声光调Q模式下, 获得了脉宽为7 ns、重复频率为4 kHz、平均功率为0.95 W、单脉冲能量为0.24 mJ的532 nm绿光输出，满足激光雷达车载的应用需求。

当前，光纤激光器工作温度范围一般较窄，如果能够扩展激光器的工作温度范围，则有望在更多的环境和领域得到应用。近期，国防科技大学基于风冷结构的光纤耦合半导体激光器（LD）泵浦的全光纤振荡器方案，在−50～50 ℃超宽温范围内实现了1 kW量级的激光输出。通过优化系统设计，有望进一步提升宽温运行激光器的输出功率。

直接调制半导体激光器因其具有高速传输、高可靠和低成本等特点，成为应用在第五代移动通信技术（5G）前传和数据中心中的高性价比光源。高速直接调制半导体激光器性能提升已有许多研究，文章分别从无制冷宽温工作高速半导体激光器研究方面和超高速半导体激光器方面对高速直接调制半导体激光器的基本理论和发展历程进行了综述，分析各自的优缺点，并介绍了研发团队在这些方面取得的部分进展。

机载激光雷达是实现远距离大气精准监测的重要手段，CO₂激光器工作谱段与部分大气污染物和化学物质吸收谱一致，是大气监测激光雷达的重要光源。面向机载要求，在控制体积重量的条件下实现−40 °C~55 °C宽温域工作是机载CO₂激光器温控系统的设计难点。因此，本文提出一种以激光器性能和环境温度为设计输入，半导体热电制冷与强制风冷相结合的闭环温控方法。根据激光器、半导体热电制冷和强制风冷等的结构与传热特性，建立温控方法的有限元模型，基于此模型对激光器温控性能进行研究。对于55 °C高温环境，温控系统工作25 min后，激光器温度控制在40 °C；对于−40 °C低温环境，温控系统在工作20 min后，激光器温度控制在25 °C，满足激光器正常工作要求。根据激光器及建立的温控方法，开展高低温环境下激光器工作能力实验研究，采集实验过程中的激光器温度数据，测量高低温条件下激光输出能力。实验结果表明：实测激光器温度与有限元仿真温度数据基本吻合，两者误差小于10%；采用所提出的温控方法，激光器在高低温条件下可以正常工作，输出功率与室温条件下一致。

针对单相机单波长测温和比色测温过程中测温范围较窄的问题，以单波长测温过程为基础，推导了相机传感器动态范围和工作波长对单相机测温范围影响的理论公式，并对波段选取过程中的影响因素进行了分析。理论分析结果表明：相机动态范围和波长的选取限制了一次曝光时测温范围的最大跨度值，在相机传感器唯一确定时，相机动态范围一定，根据波段选取原则选定工作波段，选定估计温度范围下限之后，由公式即可确定待测温度上限，再根据实际测温范围调整波段和估计测温下限；配合调节曝光及光圈，充分利用相机传感器的全动态范围，可实现单相机辐射测温法中宽温度范围的测量。此外，通过涡流加热实验和熔池温度场测量实验对上述影响因素进行验证，选取更优波长和更优曝光时间，可提高单次测温跨度至少40%，为单相机测温技术的具体实施提供技术参考。