为了探索氟化氘(DF)激光器级联效应及工作气体参数对激光光谱的影响，对自引发放电非链式脉冲DF 激光器进行了光谱特性测试。采用DF激光谱线分析仪和HgCdTe光电探测器测试了P3(7) →P2(8) →P1(9)光谱脉冲波形，发现P1(9)支谱线率先实现振荡输出，脉冲前沿延迟80~100 ns后P2(8)、P3(7) 两条谱线依次输出。在不同工作气体配比及总气压条件下测试了DF 激光输出谱线条数及各谱线间相对能量，在3.5~4.2 μm 光谱范围内测得了22 条激光跃迁谱线，且总气压为8.1 kPa，工作气体(SF6和D2)气压配比为6:1时，具有量子级联效应的P3(8) →P2(9) →P1(10)光谱串能量占总输出能量的25.9%。结果表明，多谱线DF 激光器能级间存在量子级联效应，通过优化工作气体参数可有效提升级联谱线输出时增益提取效率。

针对高能氟化氘激光器中窗口镜热效应明显，严重影响激光器性能的问题，利用有限元COMSOL Multiphysics软件对激光器窗口镜的热效应进行仿真分析，重点讨论了激光光强分布、窗口镜旋转、大气压差及后表面吹气对窗口镜温度和应力分布的一般规律。研究表明：光强均匀分布使窗口镜能承受更高的激光功率密度；窗口镜在一定速度下旋转时，最高温度有所降低，且温度分布明显被均匀化；大气压差的存在，使得后表面应力变大，前表面变小；后表面吹起气流越大，后表面的温度和应力越小，冷却效果越好，但对激光器输出光束质量影响越大，因此需综合考虑吹气速度和气体温度。

3~5 μm中红外波段激光源是近年来备受国内外关注的研究热点, 本文综合评述了产生中红外波段激光的5种主要方法(CO2激光倍频技术、泛频CO激光技术、光学参量振荡器、氟化氘激光器、Fe2+∶ZnSe固体激光技术)的国内外发展现状, 总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题, 指出了该技术的未来发展趋势。

开展了HF/DF激光器谐振腔内基态分子光吸收对其输出性能影响的实验研究，测量并分析了从不同位置注入H2/D2时激光器的输出功率和光谱变化。结果表明：振动基态HF(ν=0)/DF(ν=0)分子通过单光子共振机制吸收1P支谱线，通过双光子共振机制吸收2P支谱线；振动转动激射带间存在一定程度的级联跃迁效应；在基态分子与激发态分子数量相当(11)的情况下，HF激光器输出功率降低了50%左右，DF激光器输出功率降低了90%左右；利用传统的燃料组合研制燃烧驱动HF-DF双波段化学激光器是不可行的。

利用快速傅里叶变换算法和薄层增益近似方法，在Matlab计算平台上，对大长宽比正支共焦有源谐振腔进行了数值模拟。得到了长宽比为3.6∶1的大功率化学激光器输出的近场模式强度和相位分布，以及理想聚焦下的远场光斑的强度分布。给出了由非均匀增益引起的强度分布不均对远场光斑的影响。得到的近场图像结果和实验结果基本一致，表明本方法可以对大长宽比矩形腔的输出模式进行仿真，从而为激光器的光束质量改善提供计算参考。

检测分析了工作环境中氟化氘(DF)化学激光器尾气中的有毒成分浓度。应用高斯烟气扩散正态方程模式，建立了实验条件下的气体扩散理论模型，计算不同风速下的尾气浓度，根据污染物的浓度时空分布，选定采样点。制定了大气中微量氟含量的采样测定方法，在激光器不同出光条件下采集不同工作区域的大气进行测定，对实验数据进行了分析，并与国家标准进行比对。结果表明，DF激光器尾气排入大气中后，有毒成分在工作环境中有一定的残留，但浓度均在允许的安全范围内。