高透过率、窄光谱带宽、高抑制比的滤波器件是提升光学系统光谱纯度的核心部件，也是近年来新型光学器件领域研究的热门方向。传统的滤波器件不能够同时满足透过率、光谱带宽以及带外抑制的要求，而文中研究的体光栅作为一种新型的光栅，衍射效率大于90%，光谱带宽在100 pm左右，并且拥有一定的角度滤波特性。依据耦合波理论，理论仿真了各个光栅参数（光栅厚度、折射率调制度、光栅周期、光栅倾角）对光栅衍射效率及光谱带宽的影响，定量地给出了参数影响的大小，为体光栅的设计提供了理论指导。设计了体光栅测试系统，通过实验验证了体光栅的衍射效率、光谱带宽、角度选择性，实验结果与理论较为符合，为体光栅的实际应用提供了实验数据支持。

通过建立包含体布拉格光栅波长特性的速率方程模型，模拟了不同泵浦功率、体布拉格光栅中心衍射效率和带宽情况下，激光器的波长调谐特性，包括波长调谐范围、激光光谱、能量和脉冲宽度。实验搭建了以体布拉格光栅作为输出镜的激光二极管泵浦Nd：YAG/Cr⁴⁺：YAG激光器，测试了不同体布拉格光栅温度和泵浦功率时的激光波长、线宽、能量和脉冲宽度，实验结果和理论分析结果基本相符。在重复频率为10 kHz，脉冲宽度为40 μs，峰值功率为10.7 W的矩形脉冲泵浦下，通过调整中心衍射效率为70%，带宽为60 pm的体布拉格光栅温度，获得了1 063.77~1 064.48 nm的波长调谐。当体布拉格光栅为50℃时，获得了单脉冲能量为109.5 μJ，脉冲宽度为1.71 ns，中心波长为1 064.432 nm，线宽为38.3 pm，光束质量M²因子小于1.2的激光输出。研究结果可为体布拉格光栅的应用、激光器的光谱分析及设计提供参考。

稀土的发光和激光性能都是由其4f电子在不同能级之间的跃迁产生的。由于稀土离子的独特性能，使得稀土掺杂光功能玻璃无论作为主动还是被动元器件，均在高功率激光系统发挥着重要作用。掺钕磷酸盐激光玻璃和掺铒磷酸盐激光玻璃，具有高稀土离子掺杂浓度、大尺寸和高均匀制备特性，分别是1 um和1.5 um人眼安全波段重频-大能量激光器的重要增益介质材料；光致热折变玻璃及体光栅器件，可实现波长选择和模式选择功能，具有衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点，是高功率激光系统中重要的、多功能元器件。文中主要介绍了上海光机所最近几年在掺钕磷酸盐激光玻璃，掺铒磷酸盐激光玻璃以及掺铈的光致热折变玻璃及体光栅器件的研究进展。

光谱合成技术利用色散元件或双色元件，使多路不同波长的激光在近场和远场同时实现空间重叠，合成至单一孔径输出的激光，是实现高功率、高光束质量激光输出的技术途径之一，受到了研究者的极大关注。特别在近十年来，随着光栅等合成元件性能的不断改善，高功率高光束质量的光谱合成激光输出在工业、**等领域发挥了重要作用，有着广泛的应用前景。文中对半导体激光器和光纤激光器两种典型激光工作介质进行归类，梳理并回顾了光谱合成技术的发展历程，综述了当前高功率光谱合成技术的主流方案与国内外研究现状。此外，结合笔者所在课题组在光谱合成方面的研究工作，展示了光谱合成技术近年的发展态势，并展望了光谱合成技术的未来发展方向。