提出一种基于同位素原子饱和吸收谱稳频的拉曼激光方案，并应用于原子干涉仪激光系统的小型化。该方案使用同位素原子吸收泡代替现有拉曼光方案中的移频或调制光学器件，以实现拉曼激光的稳频和失谐，使光路和电路同时简化。针对⁸⁵Rb原子干涉仪，⁸⁷Rb原子D₂线的饱和吸收谱被用于对拉曼激光进行稳频，稳频后的拉曼激光红失谐在GHz量级，线宽约为80 kHz。将该拉曼激光用于原子干涉仪获得了对比度为20%的干涉条纹，重力测量的灵敏度为345 μGal/Hz^1/2。连续24 h重力测量数据的阿伦方差显示原子干涉仪的分辨率约为2×10^-8g@7 500 s。该拉曼激光的频率噪声引起的单次重力测量噪声优于1 μGal，完全可以满足μGal量级的重力测量需求。该拉曼激光方案有助于推动原子干涉仪激光系统的小型化、轻量化和实用化。

金刚石晶体不仅具有极佳的光学性质，同时也拥有极高的热导率和低的热膨胀系数，这使得金刚石激光器成为实现不受热影响高功率激光输出的重要路径。但随着激光功率的进一步提升，金刚石拉曼激光器中仍然存在不可忽视的热效应等问题，这对金刚石激光器性能提升提出了挑战。针对高功率运转情况下金刚石拉曼激光器的热效应进行了理论研究，根据热传导方程并采用有限元分析方法，模拟了金刚石温度、热应力以及热形变分布，分析了泵浦参数、晶体参数对金刚石温度、热应力、热形变的影响。此外，基于石墨片横向导热特性，设计了一种新型的用于金刚石晶体的热沉结构。与传统单一铜片散热方式相比，在泵浦功率800 W、束腰半径40 μm条件下，金刚石中心温度下降了10.16 K，下表面平均应力降低了19.857 MPa，端面平均形变量减小了0.055 μm。数值模拟结果表明，该方法对缓解金刚石激光的热效应，实现金刚石拉曼激光器输出功率的进一步提升和高光束质量激光输出具有重要指导意义。

报道了基于KTA晶体671 cm⁻¹和234 cm⁻¹频移的LD端面抽运被动调Q级联拉曼激光器。采用Nd:YAG/Cr ⁴⁺:YAG复合晶体产生被动调Q的脉冲基频激光来驱动KTA晶体，研究了不同入射抽运功率下级联拉曼激光的输出功率、光谱和脉冲特性。随着抽运功率的增加，输出激光波长从以671 cm⁻¹和234 cm⁻¹频移级联拉曼的1178 nm单波长过渡到与1212 nm同时输出的双波长。在10.05 W的入射抽运功率下，获得了280 mW平均输出功率，6.2%转化效率的双波长激光。对应的脉冲宽度和重复频率分别为1.2 ns和10.3 kHz，单脉冲能量和峰值功率分别为27.2 μJ和22.7 kW。结果表明：基于KTA两个相当增益强度的频移，结合腔镜镀膜控制可以获得丰富的斯托克斯激光波长。

全固态红光激光器在激光显示、全息存储以及医疗领域有着重要应用，其中多波长红光激光器还可用于差频产生太赫兹辐射。基于三阶非线性效应受激拉曼散射的拉曼激光器是一种突破粒子数反转激光器有限发射光谱制约进而拓展激光波长的有效手段，即能够将注入的单一波长泵浦光直接拓展至一个或几个全新波段。笔者团队研制了一台绿光泵浦的多波长级联金刚石拉曼激光器，利用波长为532 nm、脉冲宽度为11.43 ns的激光作为泵浦源，通过将一阶Stokes黄橙光（573 nm）锁定在振荡器中，实现了红光波段的二阶、三阶和四阶（620 nm、676 nm和743 nm）级联拉曼激光输出，对应三个波长的脉冲宽度分别为10.41、3.75、2.45 ns，总输出能量为0.6 mJ，光光转换效率为36.38%。结果表明，凭借金刚石晶体优异的光学特性和拉曼性质，可见光泵浦的金刚石拉曼激光器对于实现高功率全固态小型化多波长红光激光输出具有巨大潜力。

高功率中红外光纤激光光源在前沿科学研究、空间光通信、医学诊断与治疗、环境污染监测和光电对抗等领域有着重要应用。拉曼光纤激光光源输出波长灵活，原则上可以在光纤材料透过窗口范围内获得任意波长激光，是实现中红外激光输出的一种重要手段。目前，基于硫系玻璃光纤、氟化物玻璃光纤、碲酸盐玻璃光纤等中红外玻璃光纤材料，已实现工作波长位于3.77 μm的拉曼光纤激光器、平均输出功率为3.7 W的2231 nm拉曼光纤激光器和波长调谐范围覆盖2~4.3 μm的拉曼孤子激光光源。近期，笔者研究组制备出一种具有高热学和化学稳定性、高激光损伤阈值、大拉曼频移和高拉曼增益系数的氟碲酸盐玻璃光纤，并利用其作为非线性介质，先后实现了级联拉曼散射、级联拉曼光纤放大器、波长调谐范围覆盖1.96~2.82 μm的拉曼孤子激光以及波长为~4 μm的红移色散波，验证了氟碲酸盐玻璃光纤在中红外拉曼光纤激光光源研制方面的应用潜力。主要介绍了氟化物、硫化物及碲酸盐玻璃光纤材料的特点及相应的拉曼激光光源的相关研究进展，并对其未来发展趋势进行了展望。

温度、湿度、压强是3个重要的大气参数。快速、准确地了解大气的温度、湿度和压强信息及其变化趋势，对天气、气候、人工影响天气等研究有重要意义。拉曼激光雷达通过分离拉曼散射信号反演得到各种大气环境相关参数，可实现对大气参数廓线信息的高精度探测，在大气温湿压探测中独具优势与潜力。本文介绍了拉曼激光雷达对大气温度、湿度和压强的探测原理与反演方法，着重介绍了拉曼激光雷达中滤光片、标准具、光栅等常用分光器件的优缺点及其进展，以及拉曼激光雷达中涉及到的探测技术。最后例举了利用拉曼激光雷达对气象参数测量的典型应用。

本文开展了多波长纳秒脉冲拉曼激光对行间转移CCD相机的损伤实验。分别研究了496 nm、574 nm、630 nm单波长拉曼激光与混合输出的多波长拉曼激光对CCD的点损伤、线损伤和面损伤情况，测量了不同波长拉曼激光的损伤阈值区间，并根据损伤情况统计拟合，获得了不同波长拉曼激光能量与损伤概率的关系曲线。实验结果表明：混合波长拉曼激光对CCD的损伤阈值低于单波长拉曼激光的损伤阈值，不同波长拉曼激光对于CCD的损伤阈值也存在区别，其中630 nm拉曼激光的损伤阈值低于496 nm激光，574 nm激光的损伤阈值介于496 nm和630 nm拉曼激光之间。在此基础上，通过分析CCD不同损伤情况的显微图像，以及受损伤CCD的电子学特性，对拉曼激光损伤CCD的机理进行了探讨。