基于自再现原理，利用菲涅耳基尔霍夫衍射积分方程，引入腔镜失调、激光介质上的增益分布以及光阑口径，采用本征矢量法分析了大口径平凹腔薄片激光器的本征模式，并计算了相应的光束质量因子M2。建立了千瓦级薄片激光系统和光纤扫描光斑诊断装置，开展了高功率激光输出特性研究。结果表明，在大口径高功率平凹腔中多个本征模式可同时起振，获得高功率激光输出，有较大的失调容限；输出功率随腔镜失调角度的增大而减小；失调容限随孔径光阑尺寸的减小而减小；失调引入了新的模式竞争，光束质量因子M2随腔镜失调角度的增大而变小。所得结果为高功率、高光束质量激光系统设计提供了有用参考。

光束变换环形孔径激光谐振腔(BCAR)是适用于环形增益介质的高性能谐振腔,已成功应用到高能连续波HF化学激光器中。建立了光束变换环形孔径激光谐振腔镜面倾斜及非共轴的数学模型,在此基础上,使用积分和差分结合的计算方法,计算了失调腔的输出光场近场分布,分析了束变换环孔腔在镜面失调情况下的模式特征,以及对远场传输能力的影响。计算结果表明,非共轴偏移和紧束段倾斜将使输出光场的相位分布呈现剪切、扭曲现象,并且沿偏移方向出现相位跳变;随偏移量的增大,相位畸变严重,远场传输能力下降。不同的偏移方向对于输出光场影响差别很小。两者相比,非共轴偏移对输出光场质量的影响更为严重,而紧束段倾斜的影响相对而言非常小,表现在相位分布的扭曲现象不明显,谐振腔的能量抽取效率变化微弱。