SPASER是所报道的最小的、第一个在可见光或更宽的波长范围内工作的纳米级的有源器件。采用双稳态方法，将SPASER技术引入到改进的MIM波导结构实现表面等离子波放大器的设计，理论上采用SPASER的激光理论的Bloch方程推导得出：泵浦速率小于阈值时，增益介质反转粒子数保持为0，在泵浦速率大于阈值时，反转粒子数随泵浦速率线性增长；系统的几何特性完全由本征模式函数描述，在给定本征模式下，其性质完全取决于材料参数；选择合适的材料参数，可以使各状态的驰豫特征时间都在亚皮秒量级。模型计算结果表明：改进结构不会改变SPPs的强局域化特性；器件解决了SPASER内反馈造成的表面等离子净增益消除的难题。 研究成果可应用到生物传感、波谱检测、显微成像、超快通信等领域。

以四能级系统为例,研究了在输出脉冲能量一定的情况下,声光调Q激光器所需要的最小衍射效率如何确定的问题.通过对调Q反转粒子数密度的求解,获得了调Q激光器输出的一定脉冲能量与腔内损耗、所需最小Q开关的衍射效率和输出镜的反射率等的关系公式.这一结果为声光调Q激光器Q开关衍射效率的设计提供了简便的估算方法.

利用被动调Q内腔光学参量振荡器动力学模型，求解了包含内腔光学参量振荡器的被动调Q速率方程，讨论了被动调Q内腔光学参量振荡器的动力学过程。实验上实现了被动调Q内腔光学参量振荡器运转，获得了脉宽小于5 ns，能量大于20 mJ的1.57 μm人眼安全激光输出，通过改变OPO谐振腔输出镜的反射率，观测到输出单个和多个信号光脉冲现象，实验结果与理论分析相吻合。

从激光调Q速率方程出发,分析推导了激光调Q过程中,腔内光子数与工作物质内反转粒子数间的关系.再根据激光调Q的过程中,对腔Q值控制方式不同,将激光调Q技术分为:转镜调Q、声光调Q、电光调Q、饱和吸收调Q和脉冲透射式调Q.用C语言进行了激光调Q CAI软件的开发研制,获得了将文学、图形、动画和计算融为一体的,直观而生动地将调Q的理论和过程再现于屏幕的CAI课件.介绍了课件的内容、结构及其特点.

从实现离子的基态和激发态之间粒子数反转的主要参量入手,数值计算了基态的粒子数密度、上能级和下能级的统计权重之比、三体复合速率和自发辐射衰减速率之比等每个参量对反转粒子数密度的影响,并且以基于光场感生电离(OFI)复合机制B-like N系统为例对实际系统进行分析讨论,给出了实现基于光场感生电离B-like N 45.21 nm 3s-2p跃迁激光放大的最佳激光功率密度.

理论上计算了在多程放大过程中反转粒子数的利用效率、反转粒子数的分布等。计算结果与“神光—Ⅱ”主放大器原型-同轴型双程放大器-实验结果相符合。