中红外波段在基础科学、生物医学、环境监测、****、安检安防、通信娱乐等诸多领域都有极其重要的应用。作为中红外技术的核心组成部分，覆盖宽光谱范围、高能量、高转换效率、小型化、室温运转的高性能中红外相干辐射源始终都是科研与应用领域的研究重点与热点。目前中红外激光器种类有很多，根据不同的产生原理，中红外激光器主要分为化学激光器、气体激光器、基于稀土或过渡金属离子掺杂的激光器、量子级联半导体激光器、基于非线性频率变换的激光器。重点综述这几种激光器的特点及发展历程，并对其研究前景进行展望。

为了研究燃烧驱动DF/HF化学激光器燃烧室内H₂/NF₃（或D₂/NF₃）的混合燃烧特性，搭建了小型燃烧室平台。采用火焰荧光光谱法对燃烧室内H₂/NF₃燃烧火焰的形状和温度分布进行了测量和分析，光谱测量结果表明：在紫外可见光谱区域，H₂/NF₃燃烧火焰的自发光主要由N₂（B）、NF（b）、NH（A）等电子激发态分子的辐射跃迁产生，其中N₂（B）和NH（A）是燃烧过程中的关键物质成分，其发光强度可以很好地表征火焰燃烧的剧烈程度，可以用于定量测定燃烧火焰的长度；在近红外光谱区域，H₂/NF₃燃烧火焰自发光的光谱主要由HF（v）振动激发态分子的第一泛频振动转动跃迁谱带组成。利用HF（v=2→v=0）谱带的转动结构强度分布，结合电动平移台，给出了火焰温度沿气流方向的分布情况。考察了气体配比系数（NF₃与H₂的流量之比）对燃烧火焰温度分布的影响，结果显示：当气体配比系数较小时，燃烧室内气体温度沿气流方向下降得较为平缓；随着气体配比系数逐渐增大，气体温度沿气流方向下降得越来越快。燃烧火焰长度和火焰温度分布测量结果表明，燃烧室内的化学反应可能分为两个过程：一个是H₂/NF₃剧烈快速燃烧过程，此过程非常快，几乎一混合便立刻燃烧；另一个是过量NF₃在高温下的热解离过程，此过程相对较慢，并且温度越低NF₃的热解离越慢。因此，当NF₃的占比较大时，需要较长的燃烧室滞留时间才能使过量的NF₃充分解离为氟原子。

提出并研究了一种气流方向Z型折叠离轴混合非稳腔，应用在小型化DF气流化学激光装置中(增益体积为30 mm×40 mm×125 mm)，实现了平均功率550 W、光束质量β值1.8(稳定腔方向β值为1.5，非稳定腔方向β值为1.9)、光谱覆盖3680～4089 nm的中红外连续激光输出。该腔在气流方向是平凹稳定腔，并且进行了Z型折叠以减小稳定腔方向上的增益尺寸；在高度方向是正支共焦非稳腔。针对稳定腔方向上远场光斑从高阶横模振荡到基横模振荡的物理过程进行了理论计算与实验研究，光腔振荡的计算结果与实验结果吻合较好。计算与实验结果表明，气流方向Z型折叠离轴非稳腔可用在小型化、紧凑型DF气流化学激光装置中，实现高功率、高光束质量中红外连续激光输出。

为了研究直排型扩压器的压力恢复能力，设计了一套可模拟不同背压环境的扩压器装置。在扩压器平直段后接入电动闸板阀，通过调节气流的流通面积模拟不同的背压环境。考虑到闸板阀前平直段对扩压器工作性能的影响，建立了扩压器流场的仿真分析模型，得到了加入闸板阀的扩压器装置的流场，进行了扩压器平直段的优化设计，并开展了验证试验。结果表明，仿真分析与实验结果符合得较好，平直段设计合理时，采用闸板阀模拟不同背压环境的方式是可行的，直排型扩压器的恢复压力测试结果稳定可靠。

激光的本质是微观粒子的有序运动，而热是微观粒子的无序运动，高能激光产生过程中这一对矛盾贯穿始终，可以说高能激光的发展史，就是一部与废热的斗争史。回顾高能激光发展的六十年，剖析高能激光的科学内涵，我们大致将其划分为前后三十年的两个阶段，前一阶段着重解决能用的问题，后一阶段重在解决好用的问题。围绕产热、散热，我们剖析了激光功率、光束质量、效率三者之间的内在关联，简要回顾了各类高能激光器的发展历程，评价了各类高能激光的特色，展望了高能激光未来的发展路径。

综合考虑调制深度、调谐率、自由光谱范围、走离角等各项因素，设计了一组Lyot型双折射滤波片，由三块厚度相同的白宝石晶体构成，每个滤波片厚度为9 mm，三块滤波片同光轴方向平行放置。为减小光在滤波片表面的反射损耗，光以布儒斯特角入射透过滤波片组。通过设计光轴与晶体表面的夹角为63°，绕其面法线旋转滤波片组，可以实现从3.6~4.3 μm不同波长的可调谐输出。考虑到滤波片的加工误差和入射角度的调节偏差，分别对不同光轴倾角和入射角度进行了计算，可以通过旋转双折射滤波片组实现输出波长的校正。Lyot型双折射滤波片插入损耗小，使用简单，操作方便，有较好的调谐和选频作用，对于研究DF化学激光器众多谱线中的单支或者多支有着十分重要的意义。