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。

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。

利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS), 基于吸收光谱的多普勒展宽原理, 对D2/NF3燃烧驱动的HBr化学激光器, 进行了光腔和扩压段的气体温度测量实验研究。为了有效地测量TDLAS吸收光谱, 选用了主气流中吸收系数较大的HF分子(2-0)振动谱带的R2谱线作为研究对象。实验中利用一台中心波长1 273 nm的分布反馈式(DFB)二极管激光器, 搭建了一套基于直接吸收法TDLAS的HBr化学激光器气体温度测量系统。通过对HF分子的吸收谱线进行Voigt线型拟合, 获得了多普勒展宽宽度, 从而给出了光腔和扩压段气体温度。在进行时域频域变换时, 使用了一台自由光谱范围(FSR)为1.5 GHz的F-P标准具用于频率校准。实验测量结果表明, 光腔温度约为280 K, 扩压段温度约为400 K。实验过程中的碰撞展宽和多普勒展宽的比值小于0.1, 表明多普勒展宽为主, 能够方便地用HF吸收光谱的展宽来监测光腔和扩压段的气体温度。

基于自动紫外预电离的放电引发方式,研制出紧凑型闭环高重复频率非链式HF化学激光器。该激光器采用非对称电极结构,放电腔室的尺寸为12 mm×17 mm×460 mm。为了实现重复频率运行过程中放电区气体的快速置换,循环气体垂直于光轴流过放电区,气体流速约为9 m/s。当总气压为14 kPa时,在摩尔分数分别为92%和8%的SF₆和C₂H₆混合气体中,100 Hz重复频率脉冲HF激光器的输出功率为50 W。

建立了DF化学激光器压力恢复系统扩压器的流场仿真模型, 对扩压器流场结构进行了仿真分析。结果显示, 扩压器超扩段长度为1310 mm时, 激光器可工作压力为7.18 kPa。增加超扩段长度至1810 mm, 激光器的可工作压力上升至8.25 kPa; 插入2片楔形叶片, 激光器的可工作压力提升至8.52 kPa。适当增加超扩段长度和插入叶片的方式可在一定范围内提高激光器的工作压力, 研究结果对于化学激光器扩压器的设计与优化具有重要的参考价值。

采用敏感性分析方法研究了溴化氢（HBr）化学激光器的反应机理，分析了主导反应和关键参数之间的关系。分析了温度、压力及关键中间物的敏感性系数，确定了温度对HBr不同振动态布居的有效性调控。利用计算流体力学(CFD)研究了HBr化学激光增益发生器，给出了流场内部的温度、浓度分布。结果表明：当HBr化学激光器的内部初始反应温度在500 K左右时，能获得高振动态的输出。

通过优化激光器结构参数和调整反应体系配方, 实现了传统氟化氢(HF)激光输出光谱向长波的转移和波长大于2.87 μm谱线的高效输出。实验和理论结果表明, 随着光轴由11 mm移至15 mm, 2P8谱线所占比重不断减小, 1P10、2P10等谱线所占比重逐渐增加。HF激光输出谱线存在激烈的谱带内竞争和各谱带间竞争, 且在竞争中呈现出一定的级联效应。研究结果拓宽了HF激光实用输出光谱范围, 使某些长波谱线得以高效输出, 对HF激光选线技术研究及应用具有重要的指导意义。