设计了一种使用两个不同波长的蓝光激光二极管合束抽运的261 nm单纵模紫外激光器。激光器腔型结构为V型。单纵模的选取使用法布里-珀罗(F-P)标准具。将波长分别为444 nm和469 nm、最大抽运功率分别为1.4 W和1.5 W的蓝光激光二极管各一支作为抽运源。将尺寸为3 mm×3 mm×5 mm、掺杂浓度(质量分数)为0.5%的掺镨氟化钇锂晶体作为增益介质。将I类相位匹配的偏硼酸钡(BBO)晶体用作倍频晶体。优化谐振腔参数并调整两个法布里-珀罗标准具的参数，当注入功率为2500 mW时，获得了最大连续功率为110 mW的单纵模261 nm紫外激光输出。

为了拓展成像光谱仪的紫外光谱范围，设计了以高温相偏硼酸钡晶体为双折射材料的渥拉斯顿棱镜。采用计算机模拟的方法进行了理论分析，取得了参量数据图。偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜的分束角在紫外区随波长变长呈非线性关系，但在小结构角的情况下有利于整个光谱区内分束角的稳定; 棱镜结构角加大会使视场角变小，增大棱镜的结构角和宽度有利提高光谱分辨率。结果表明，当在紫外光至可见光波段使用时，高温相偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜设计厚度为6mm～8mm，结构角不大于15°，入射角控制在1°内比较合适。这一结果为进一步研制可用于紫外光谱范围的成像光谱仪提供了必要的理论依据。

彩色锥形辐射是超短脉冲激光在非线性介质中传输时产生的一种特殊的非线性现象。实验研究了飞秒脉冲激光诱导偏硼酸钡(BBO)晶体产生的彩色锥形辐射现象，建立了彩色锥形辐射产生的物理模型，模拟了辐射角与波长的变化，分析了彩色锥形辐射的光谱特性。实验获得清晰的彩色锥形辐射图样，观测了抽运光入射角、光强度对彩色锥形辐射的影响。减小抽运光强与增大入射角，均导致锥形辐射外环产生明显的红移。实验现象与理论模拟相吻合，进一步表明彩色锥形辐射源于二次谐波的自发参量转换。

研究了基于单块偏硼酸钡(BBO)晶体的级联二阶非线性效应实现超短激光脉冲脉宽压缩的原理。采用分步傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法对描述I类飞秒脉冲倍频过程的耦合波方程组进行了数值计算, 定量分析了基频光与倍频光位相失配量、非线性晶体长度、入射基频光峰值光强和初始脉宽等因素对脉宽压缩效果的影响, 并对实验参数进行了优化。采用单块BBO晶体, 对中心波长为800 nm、脉宽为140 fs的超短激光脉冲开展了脉宽压窄的实验研究, 获得了两倍以上的脉宽压缩倍率。对不同基频光峰值强度和不同初始脉宽下的实验结果与理论模拟结果进行了比较与分析, 结果表明, 倍频过程中的位相失配量、初始基频光峰值光强、脉冲啁啾, 以及初始基频光脉宽等因素对脉冲压缩效果的影响较大。若要获得较高的压缩倍率, 需要综合考虑上述多种因素。

设计了激光二极管(LD)双端面抽运传导冷却复合Nd:YAG晶体电光调Q激光器，实现脉冲间隔可调的双Q脉冲输出。用两个光纤耦合输出的LD模块作为抽运源，偏硼酸钡(BBO)晶体作为Q开关，在一个抽运周期内两次启动Q开关，获得脉冲能量大于14 mJ，脉宽小于等于18 ns，脉冲间隔200~230 μs可调的双Q脉冲输出，激光器重复频率50 Hz，光光转换效率达到24%。探索了用磷酸二氘钾(KD*P)调Q晶体开关实现稳定双脉冲输出的可行性，通过抑制压电环效应，消除子脉冲现象，最终获得脉冲能量约11 mJ，脉宽小于等于18 ns。