采用1064 nm脉冲激光作为泵浦光，通过高压氘气的受激拉曼散射变频实现1.56 μm拉曼激光输出，并建立了计算受激拉曼散射与聚焦特征之间关系的模型，实现了对实验工作的指导。采用两次聚焦的设计，通过氘气气压以及聚焦参数等变量的优化，实现最高82.4%的光子转换率。为了提高1.56 μm拉曼激光的单脉冲能量，采用降低气压、提高泵浦光脉冲能量等方式，实现了最高245 mJ的脉冲能量，并通过倍频实现了780 nm激光输出，从而获得一种产生780 nm波长高峰值功率脉冲激光的方法。

受激拉曼散射是扩展激光波长的重要方法，但是气体中非线性光学过程对受激拉曼光的影响非常复杂，实验研究受激拉曼光与气体气压及拉曼池耦合透镜焦距的关系是实际应用受激拉曼光的重要手段。设计了受激拉曼实验装置及其测量系统，采用Nd:YAG 激光器的四倍频激光266 nm 作为抽运源，活性气体（H2、D2及H2/D2混合气体）分别被密封在长为100 cm 的拉曼管中，输出的拉曼激光由棱镜分光后用能量计采集保存用以研究拉曼散射特性。给出了H2、D2及H2/D2混合气体的各级Stokes和反Stokes受激拉曼激光能量与气体气压及透镜焦距的关系。获得了217.84~447.15 nm 之间的12 条激光谱线，有效地扩展了拉曼激光的应用范围。研究结果对气体受激拉曼光的实际应用具有十分重要的价值。

应用拉曼光谱法对氘气在不同条件下的谱峰信噪比进行了实验研究。 采用32 mW功率的Ar+激光器(514 nm), 通过石英玻璃管, 研究了光栅、 激光功率、 曝光时间和气体压强对氘气拉曼谱图信噪比的影响, 得出了氘气拉曼光谱信噪比与激光功率、 曝光时间和气体压强呈正比关系。 绘制出适用于本套实验仪器的不同压力与信噪比的标准曲线, 并用三组随机样品对关系式SNR(J 2→2)=10.6×10-4p+1.271 34进行验证。 当氘气压强为21 280 Pa时, 相对误差是4.8%, 并且当压强增大到67 235 Pa时, 相对误差下降到1.46%。

计算饱和液体的气化热通常是把该温度下的饱和蒸汽视为理想气体.但是氘的饱和蒸汽在临界温度Tc＝38.34 K以下作为理想气体计算气化热,得到的结果不符合一般规律.本文采用Clapeyron方程的微分形式和氘的汽液平衡方程,考虑氘由液态转变为气态的体积变化,计算得到20 K到38 K各温度对应的气化热和熵变,最后绘制出氘的饱和曲线.这种计算方法避免了两个近似:视氘饱和蒸汽为理想气体和忽略氘汽液转变的体积变化,提高了计算的精确度.

提出了一种新的差分吸收激光雷达(DIAL)技术探测大气环境SO2。利用Nd:YAG激光器的四倍频266.0 nm抽运甲烷和氘气,可以获得它们的一级斯托克斯拉曼频移波长288.38 nm和289.04 nm。SO2对波长为289.04 nm的激光吸收较强,对288.38 nm的激光吸收较弱,波长对288.38 nm和289.04 nm可用于大气SO2的测量。利用这种技术,建立了一台测量大气SO2的差分吸收激光雷达,并进行了实际测量和初步研究,对激光雷达测量SO2误差的主要来源进行了分析,并估计了测量误差的大小。差分吸收激光雷达的测量结果与仪器测量结果相比具有可比性。