对于实际的大口径高功率激光器而言，I/II类角度失谐三倍频系统的谐波转换规律常常偏离理想情况。为了研究其实际的谐波转换规律，以便于指导实际情况的晶体调试，研究了各种非理想条件下，比如1 ns高斯脉冲，不同波面半径和晶体损耗对三倍频谐波转换的影响。研究结果表明：高斯形脉冲的三倍频外效率绝对值比平顶脉冲降低了10%；为了追求最高三倍频外效率，由于受1 ns高斯脉冲和三倍频晶体损耗的影响，二倍频晶体的最佳内失谐角是160 μrad而非220 μrad，二倍频内部效率最佳平均值并非为67%，而是在60%~63%左右为最佳，并且晶体损耗越高，二倍频内部效率的最佳平均值越低；功率密度越高，波面半径和发散角对谐波转换的影响越大。

探讨了储存环束流的Robinson不稳定性问题，提出用“等效失谐角大于零”取代“失谐角大于零”作为束流稳定的基本条件。在合肥光源电子储存环200 MeV注入状态下，对束流不稳定性与高频腔失谐之间的关系进行了实验测量。结果表明：当束流稳定条件不满足时，如果高频腔大失谐，束流将全部丢失；小失谐时束流容易部分丢失；当高频腔处于负失谐状态，束流流强将限制在较低水平。

以惯性约束核聚变(ICF)驱动器——原型装置(TIL)的研制为背景,针对原型装置首束达标的要求,采用理论模拟指导实验,实验结果考核程序的方法,对影响惯性约束核聚变驱动器大口径高强度三倍频(THG)效率的多种因素进行了详细的分析和研究,并对惯性约束核聚变驱动器高强度三倍频系统的输出能力进行了详细的分析。结果表明,当I1ω(基频光功率密度)为2.7 GW/cm2左右时,实测效率为50%～55%,而理论计算值为60%左右,理论结果和实验结果符合得很好,为原型装置的八束达标和功率平衡提供了相应的实验依据和计算工具。

使用快速傅里叶变换和四阶龙格库塔法，对KDP晶体内以Ⅰ/Ⅱ类角度失谐设置方式的高强度激光三次谐波振荡转换进行了研究，考虑了谐波转换过程中的三阶非线性χ(3)、衍射、离散等效应，并着重研究了KDP晶体的三阶非线性效应对高强度激光三次谐波转换的影响。研究表明，三阶非线性效应降低了三次谐波振荡转换效率，增大了相位扰动对3ω光束的强度调制，然而通过增加二倍频的失谐角Δθs，可以避免三阶非线性效应对三次谐波振荡转换带来的不利影响。

对高频系统的束流负载效应和Robinson不稳定性条件进行了详细分析;通过对失谐角、视在失谐角与储存环注入流强限的研究发现,对于合肥光源这样的中能储存环,由于注入状态的电子束能量较低,同步辐射相角接近90°,因此,只要给高频腔馈入一定的功率,再把腔调到一定的失谐角,就可以在环中注到较高的流强,达到二期工程的设计目标.

提出工作于谐振腔适度失谐时的克尔介质自锁模激光器易于开启和维持自锁模的理论。根据克尔镜锁模原理和动态可饱和高斯增益特性，利用激光传输矩阵理论，对系统进行了数值模拟计算，确证了最佳腔镜失谐角的存在.结论与已有的实验结果相符，并对它们赋予了新的合理解释。