放大自发辐射(ASE)是影响低重复频率高峰值功率高能量脉冲光纤放大器性能的主要因素。系统综述了脉冲光纤放大器中抑制ASE的主要方法, 包括滤波、优化抽运特性(抽运功率、后向抽运、抽运方式)及优化种子特性(信号功率、信号脉宽)。对各种方法的抑制效果进行了比较, 发现滤波和同步脉冲抽运是抑制ASE、获得高峰值功率高能量脉冲输出的重要技术手段。

脉冲光纤激光器具有输出光束质量好、峰值功率高等优势，易于激发晶体内部的非线性效应。晶体非线性效应能够将光纤激光的近红外输出波段变换至深紫外或中红外等波段。利用实验室自主搭建的中心波长为1064 nm，脉宽为650 ps的脉冲光纤激光器抽运KTP(磷酸钛氧钾)晶体，实现了高功率超短脉冲对1064 nm激光的单程倍频，输出532 nm激光。将脉冲宽度由650 ps压缩至1 ps后，抽运激光的峰值功率密度达到24.97 GW/cm2，有效地将单程倍频转换效率从0.8%提高到8.4%。研究了不同平均功率、脉宽、光斑直径的超短脉冲下KTP晶体的倍频效率，验证了未来在振荡腔结构下实现KTP晶体高效倍频的可行性。

为了研究锑化铟(InSb)半导体材料光电导太赫兹辐射过程, 用数值计算方法分析材料内载流子迁移率和表面电流, 以及不同性质抽运激光器对太赫兹波近场强度的影响, 用宏观电磁场理论和微观半导体理论分析材料表面电流, 比较了InSb和GaAs材料的太赫兹波功率谱曲线。结果表明, InSb材料载流子弛豫时间越长, 载流子迁移率越大; 表面电流与载流子寿命和弛豫时间成正比; 宏观电磁场理论更适于分析表面电流; 抽运激光饱和能量密度越大, 太赫兹近场辐射强度越强; 抽运激光脉冲宽度越短, 太赫兹近场辐射强度越强; InSb光电导辐射太赫兹波功率比GaAs高。该结果为基于InSb光电导太赫兹辐射源的研究奠定了一定的基础。

基于速率方程理论对低重复频率高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器(EYDFA)进行了理论研究。通过采用有限差分法对理论模型的求解，系统分析了在放大自发辐射(ASE)受限情况下，抽运脉冲峰值功率、抽运脉宽、信号时延对放大器性能的影响。结果表明，在将ASE控制在合理范围的情况下，抽运脉冲存在一个最佳的抽运脉冲宽度，信号脉冲相对抽运脉冲的时延对输出峰值功率和脉冲能量有非常重要的影响。而且对给定的增益介质，抽运脉冲峰值功率也并非越高越好，而是存在一个最佳值。该研究结果对高功率脉冲抽运Er-Yb共掺光纤放大器的实验研究具有指导意义。

从实验和数值仿真两方面研究了不同宽度的脉冲抽运情况下，全正色散光子晶体光纤中超连续谱(SC)产生的物理机制，并比较超连续谱的相干性。当抽运源为高峰值功率短脉冲时，光谱展宽的主要非线性效应为自相位调制，因此，数值仿真得到的超连续谱相对于抽运波长呈对称展宽的趋势，超连续谱相干性较好。当抽运源为600 ps的长脉冲时，产生超连续谱的主要非线性效应是受激拉曼散射，因此，超连续谱相对于抽运波长向长波方向展宽。

研究了外腔式PbWO4拉曼激光器在纳秒脉冲抽运下的输出特性。利用主动调Q的Nd:YAG激光器产生的脉冲宽度为31.4 ns，最大输出能量为200 mJ的1064 nm激光作为抽运源。拉曼激光谐振腔采用的是平凹腔设计。测量了输出的拉曼光脉宽与抽运能量的关系，分析了输出的拉曼光脉冲波形图和光谱图，测量了输出的拉曼光脉冲能量与抽运能量的关系，计算了转换效率与抽运能量的关系。当注入抽运光能量达到42 mJ时，得到了一阶斯托克斯光脉冲的最大能量和转换效率分别为10 mJ和24%，获得外腔式PbWO4拉曼激光器的一阶斯托克斯光脉冲波长为1177.6 nm，典型的一阶斯托克斯光脉冲脉宽为20 ns。

设计了一种脉冲激光二极管抽运的低重复频率全固态腔倒空激光器，为了尽可能减小损耗的影响，在腔内采用双薄膜偏振片结构，使反射率较高的垂直方向线偏振光在腔内振荡。以此装置为基础，就泡克耳斯盒驱动电源较长的下降沿时间对全固态腔倒空激光器输出特性的影响进行了实验研究。结果表明当泡克耳斯盒驱动电源的下降沿时间远大于腔内的一次往返时间时，激光器输出特性会发生明显地变化：增大电流强度会导致脉冲宽度增大，脉冲能量经历先增大后减少的过程；增大泡克耳斯盒驱动电源的开门时间，也会导致脉冲宽度和能量发生类似的变化。

自发辐射(ASE)是掺铒光纤放大器(EDFA)的重要噪声源，对于由EDFA构成的光纤激光器有重要影响。理论与实践证明，它与抽运方式紧密相关，所以研究脉冲抽运时掺铒光纤(EDF)的自发辐射有重要的学术价值。同时，脉冲抽运对于EDFA锁模激光器的研究也有一定意义。从理论和实验两方面研究了小信号脉冲抽运时，抽运脉冲宽度和幅度对于EDF的自发辐射特性的影响，得到了小信号抽运时输出ASE噪声平均值的近似解析解。研究发现，小信号脉冲抽运时输出信号的幅度与抽运脉冲的宽度成正比。这个新现象可用于脉冲宽度的全光检测。

采用数值模拟和实验相结合的方法对脉冲激光二极管(LD)抽运Nd:YAG被动调Q激光器输出脉冲间隔特性进行分析。从被动调Q速率方程出发，结合脉冲LD抽运的特点，考虑剩余反转粒子数密度的影响，推导出输出调Q脉冲间隔时间的计算公式。重点分析了抽运脉宽、输出镜反射率、抽运功率和Cr4+:YAG初始透射率对输出脉冲间隔时间的影响。结果表明，数值模拟与实验结果基本吻合。

以波动方程和受激拉曼散射（SRS）物质方程为基础，采用光种子法，建立了固体相干反斯托克斯拉曼频移器的归一化耦合波方程，研究了晶体中反斯托克斯光转换效率。在脉冲抽运条件下分析了归一化增益系数G、归一化相位失配系数ΔK以及一阶斯托克斯光种子的归一化光场振幅ψs0三个变量对固体相干反斯托克斯拉曼频移器的影响，并作出了一系列相应曲线，由所得曲线估算了各归一化变量的合理取值范围。分析结果表明，在ΔK=0时，通过增大ψs0来打破拉曼增益抑制的影响，其转换效率峰值可达到44%。而当ψs0较弱时，可选取合适的相位失配系数，反斯托克斯光转换效率可达40%。