为了探究涡旋空心光束在端面抽运Nd∶YVO4微片激光器中的生成条件及其变化因素, 构建了一种基于轴棱锥-透镜组生成环形抽运光的新方法。采用ZEMAX对抽运光进行了仿真分析, 并基于热效应分析进行了模式匹配计算, 通过实验成功得到了环形抽运光和环形空心激光输出, 并通过实验验证了输出光为1阶涡旋光。结果表明, 该方法能够生成光束大小可控的808nm抽运光, 其光斑半径可随轴棱锥锥顶与透镜焦平面的相对位置快速变化; 并且该抽运光能够使谐振腔长度为300μm的微片激光器输出稳定的1064nm 1阶拉盖尔-高斯涡旋空心光束。此研究结果对于微片激光器输出涡旋空心光束的实际方法的建立具有重要的指导意义。

实验研究了铯蒸气中受激简并四波混频(DFWM)产生的一对共轭光束的增益谱。结果表明,在简并二能级跃迁系统中,只有当基态的角动量大于或等于激发态的角动量时,才能发生基于受激DFWM的光放大效应。在考虑原子的所有塞曼子能态后,定性理论分析表明,该过程是在稳定的基态塞曼相干且初始塞曼子能级上有大量原子布居的前提下,基于多个N型跃迁环路实现的。并进一步分析了泵浦功率、原子数密度和单光子失谐等实验参量对DFWM信号增益的影响。此外,研究发现,额外引入一束波长为852 nm的抽运光,可显著提高DFWM的放大效率。

为了形成纯净的环形抽运光,以得到端面抽运固体激光器输出拉盖尔-高斯光束,采用轴棱锥系统整形方法(即将激光二极管输出的实心抽运光经过准直系统后,耦合进轴棱锥与聚焦镜组成整形系统,形成环形尺寸可变的区域空心光束)进行了理论分析和实验验证.基于几何光学的方法,对整形装置形成环形抽运光进行了理论分析及基于ZEMAX软件的数值模拟,最后实验验证了此方法的可行性;并在研究过程中,对一种环形抽运光中间暗斑区域不变的现象进行了研究.结果表明,在采用未镀膜的轴棱锥的情况下,该系统形成环形抽运光的效率达到64.5%.

原子磁力仪的灵敏度直接取决于抽运光对原子的极化率.分析了Cs原子气室中充入13 332.2 Pa He缓冲气体,两束抽运光频率分别锁定在Cs原子D1线F=4→F′=3和F=3→F′=4共振跃迁线时,基态和激发态各磁子能级上粒子数变化的动力学过程,发现在抽运光的持续作用下Cs原子基态F=3和F=4各磁子能级上的粒子被完全抽运至|F=4,mF=4>态,Cs原子极化率达到最大值.同时,实验结果证明双光束抽运有效提高了磁力仪响应特性曲线的信噪比,从而使原子磁力仪的灵敏度提高了34%.

为了研究不同缠绕方式对于光纤包层抽运光吸收的影响，理论研究了圆形缠绕光纤和跑道型缠绕光纤包层光场传输特性。数值模拟了不同长度、纤芯包层比、吸收系数和弯曲半径时不同缠绕方式的光纤抽运光吸收情况。计算结果表明，弯直周期缠绕光纤对抽运光的吸收优于圆形缠绕光纤，全直光纤对抽运光的吸收最不好。同时结果表明，光纤的纤芯包层比和弯曲周期数目存在一个最优范围，使得弯直周期缠绕光纤对抽运光吸收最好。而且增加光纤总长、增大吸收系数、减小弯曲半径等方式均可以提高光纤包层抽运光的吸收。

全光铯（ Cs）原子磁力仪是一种高灵敏度弱磁检测装置，核心器件 Cs原子气室中通常充入适量的缓冲气体避免被极化原子扩散至器壁引起壁碰撞弛豫，同时缓冲气体压强值将影响抽运光的工作频率。介绍了全光 Cs原子磁力仪的工作原理，分析了 Cs原子气室中充入 1.333×104 Pa He缓冲气体时，抽运光工作频率对原子磁力仪灵敏度的影响，并采用速率方程计算了不同抽运光频率下的原子极化率。当抽运光频率锁定在 Cs原子 D1线 F =3 → F′ =4共振线，检测光频率锁定在 Cs原子 D2线 F =4 → F′ =5共振线时，原子磁力仪可达到最佳灵敏度。

实验上比较了808 nm和888 nm波长半导体激光器抽运时， Nd:YVO4内腔倍频单频激光器的最高输出功率和光-光转换效率，以及Nd:YVO4晶体热效应的差异。结果表明，888 nm直接抽运是提升高功率激光器性能的有效途径。鉴于888 nm激光抽运时吸收效率和无辐射跃迁过程之间的矛盾，从理论和实验上分析了掺杂浓度对单频激光器性能的影响。理论和实验结果均表明，采用掺杂浓度为0.8%(原子数分数)的Nd:YVO4晶体是实现高功率单频Nd:YVO4激光器的最佳选择。最终，通过采用888 nm波长半导体激光器抽运掺杂浓度为0.8%的Nd:YVO4增益介质，实现了最高功率为21.5 W的532 nm单频激光输出，光-光转换效率为31.6%。

报道了一种基于Er3+,Yb3+∶YAl3(BO3)4晶体的1.5 μm固体激光器。为了解决由晶体严重的热效应所导致的激光器转化效率较低以及无法连续运转的问题，对控温炉设计以及抽运光源参数，如调制频率、占空比和腰斑尺寸等，进行了实验优化，从而减小了晶体的热负载，提高了准连续激光器的输出性能。在抽运源调制频率为40 Hz，占空比为10%，抽运光腰斑半径为80 μm，注入功率为17.6 W时，获得了2.6 W的准连续1.5 μm激光输出，斜率效率为18.1%；同时在抽运功率为5 W时，实现了290 mW的连续单横模1.5 μm激光输出，斜率效率为8.5%。

远程抽运光放大技术已广泛应用于超长跨距光传输系统。在介绍超长跨距光传输系统远程抽运光放大技术的设计方案基础上, 得出了远程增益单元的增益和噪声指数与远程抽运光放大系统输出光信噪比的关系。从选择掺铒光纤、采用反射镜和设计隔离器位置等三方面对远程增益单元(RGU)的结构设计进行了理论分析和实验研究，比较了不同方案下的远程增益单元的增益与噪声指数，通过优化光路设计，提出了不同抽运功率和信号光功率条件下的最佳远程增益单元光路结构。结果表明，选用低浓度的HE980掺铒光纤、采用高反射率和低插损的反射镜及设计合适的光隔离器位置，远程增益单元的增益和噪声指数能得到明显的改善。

设计了一种基于受激布里渊散射(SBS)的新型多级慢光延时结构。该多级延时结构将两段慢光延时介质用两个环形器相连接，使经过一级延时后剩余的抽运光经过环形器进入到第二段慢光延时介质中作为二级延时的抽运。该结构与传统的多级慢光延时结构相比，不需要为每段延时介质提供独立的抽运系统，结构简单，抽运光利用率高，延时效果显著。实验选用两段12 km的单模光纤构成两级延时结构，在抽运光功率为5.0 mW下，50 ns的脉冲信号经过一级慢光延时介质获得40.68 dB的布里渊增益和46.163 ns的延时，经过二级慢光延时介质后，最终获得了90.552 ns的延时，抽运光利用率达到96%。