构建了一种激光二极管(LD)侧面单向泵浦激光模块的理论模型。综合光线追迹和有限元仿真方法,推导了该模型下泵浦效率及晶体内光场分布均匀性的计算公式,数值分析了LD切向位移量、径向角度偏离度及晶体吸收系数等因素对泵浦效率和光场分布均匀性的影响。研究结果表明: 随着吸收系数的增加,光场分布的均匀性呈现逐渐下降趋势; 通过优化LD切向位移量和径向角度偏离量,仿真获得了高达93%的泵浦效率。研究成果对高功率LD侧面单向泵浦激光模块的优化设计和实验研究具有一定的参考价值。

聚光腔是灯泵固体激光的重要部件,主要作用是最大限度地将泵浦光能聚集到激光棒上的同时,尽可能使激光棒获得均匀的泵浦。为了实现灯泵固体激光器大能量输出,需考虑优化激光聚光腔,提高 其泵浦效率。通过以蒙特卡洛离散方法为核心的光线追迹技术和合理的模型建立,以四灯为例,研究了 对确定直径的激光棒,泵浦效率随构成腔体的椭圆长短轴比(a/b)的变化,以及同样的长短轴比下,泵浦 效率随泵浦灯直径的变化。得到了在确定直径的激光棒和泵浦灯下,泵浦效率最高的椭圆长短轴比例。 此外,研究了确定直径的激光棒在不同直径泵浦灯的情况下,泵浦均匀性随椭圆长短轴比的变化。

研究了铒离子掺杂浓度对掺铒光纤光源的泵浦效率和波长稳定性的影响。在设计好的单程后向光源中采用5 种不同类型的光纤分别进行了实验，通过比较采用不同光纤时掺铒光纤光源的输出特性发现掺铒光纤光源的泵浦效率随铒离子浓度增大而先增大；铒离子浓度过高时存在群聚效应，光源泵浦效率反而下降，群聚效应使泵浦效率下降了20%。泵浦阈值则随着铒离子浓度的增加从18.3 mW 增加到了32.4 mW。通过试验发现光纤优化长度依比例决定于掺铒光纤中的铒离子浓度，而泵浦波长与光源波长的关系却不受铒离子浓度影响。比较采用不同铒离子浓度光纤的光源的小范围温度特性，较低浓度的光纤温度稳定性好于高浓度的温度稳定性将近100 ppm。通过实验确定掺铒光纤中最适宜的铒离子浓度在110 mol 左右。

系统地提出了He-Ar-Xe核泵浦激光泵浦效率的理论模型,推导了泵浦效率公式.研究了激光泵浦效率与泵浦腔内气体总压力,He和Ar分压,Xe的含量之间的函数关系.并用前人的实验结果定性地对模型进行了验证,拟合了泵浦效率函数参数,探讨了各参数之间的关系及其对泵浦效率的影响,为进一步的实验设计提供了理论依据.

发展了小纵横比(长/直径)条件下、具有圆柱对称性介质的高功率KrF准分子激光放大器中，放大自发辐射效应的三维理论模型和计算程序(3D-ASEP)。考虑自发辐射的频率分布效应以及侧壁表面反射效应。结果分析表明：当纵横比及入射负载均较小时，放大自发辐射对输出光束质量有较大影响。给出了介质参量的最佳定标。对现有实验装置(天光Ｉ号)及多级放大系统作了模拟计算。为实验上改善光束质量提供了一定的理论数据。

通过细致的数值计算和理论分析，系统在阐述了在放大介质和泵浦灯口径一定的情况下，光腔膜层反射率、泵浦灯数、椭圆结构参数、水管结构参数等对泵浦效率的影响，并着重分析了当激活介质离开椭圆焦点靠近泵浦灯时放大器泵浦效率的变化。这些结果对多灯泵浦椭圆腔棒状放大器设计有重要参考价值。