设计制作了梳状电极染料掺杂胆甾相液晶激光器件, 研究了外加电压下的激光辐射谱。器件的下基板ITO电极刻蚀成梳状条形电极, 电极宽度约2 mm, 相邻电极间距分别约为1, 3, 5 mm。上基板无ITO电极。上下基板取向膜平行摩擦取向处理, 使胆甾相液晶平面态排列。以532 nm的Nd∶YAG 激光器作为泵浦光源, 测量器件激光辐射谱。改变外加电压0～100 V, 3个区域均出现了多模输出。在1 mm电极间距区域, 可获得633.65～621.52 nm(12 nm)和683.15～664.35 nm(18 nm)的可调谐波长范围; 在电极间距3, 5 mm区域, 辐射激光波长变化微小。在外加电压作用下, 液晶分子均匀的螺旋周期排列受到扰动, 液晶分子层螺旋轴倾斜, 各个液晶畴的螺旋轴取向不一致, 使有效螺距值缩短并有所浮动, 引起出射激光波长蓝移和多模输出。利用光子态密度理论数值模拟了激光辐射谱。当有效螺距为倾斜角的函数时, 随着倾斜角增大出射激光波长蓝移。

研究了电场作用下染料掺杂手性向列相液晶器件激光辐射谱。 设计了两种电极结构, 分别对正性和负性液晶器件施加横向和纵向电场, 采用532 nm的Nd∶YAG脉冲固体激光器泵浦样品。 对正性液晶器件施加电场, 在 630～660 nm范围获得多波长的激光输出。 对负性液晶激光器件施加电场, 获得调谐范围为18.5 nm的激光输出。 由器件织构和光子禁带的变化, 进行了深入的分析。 正性液晶器件, 在电场力矩与扭曲力矩相互竞争过程中, 引起液晶的流动, 光子禁带上下浮动, 因此不仅在禁带边沿, 禁带内也出现激光辐射。 而负性液晶器件随着电场强度增大, 液晶螺距收缩, 禁带蓝移, 输出激光波长从681.0 nm蓝移到662.5 nm, 出射激光波长为光子禁带边沿处。 负性液晶器件在电场作用下的稳定性较好。

以光纤光栅对为激光腔、双包层掺镱光纤为增益介质、976 nm半导体激光器为泵浦源，研制全光纤化的1 150 nm波段长波光纤激光振荡器.在室温下实现了最大平均输出功率为12.7 W的1 150 nm波段单模光纤激光输出，激光振荡器的光光转换效率为42.33%.最大功率输出时，激光中心波长为1 150.48 nm，光谱的3 dB线宽为0.45 nm，边模抑制比达38 dB.该研究对研制1 150 nm波段高功率光纤激光振荡器具有一定的参考价值.

分别用980 nm和830 nm的半导体激光器作为泵浦源激发铋/铒共掺光纤，采用前向和背向泵浦方式分析放大的自发辐射谱特性.实验结果表明：随着泵浦功率的增大，荧光强度显著增强.利用980 nm半导体激光器，采用前向泵浦方式可激发以1 142 nm和1 536 nm为中心的两个辐射带，以1 142 nm为最高辐射峰的3 dB带宽是141 nm，以1 536 nm为最高辐射峰的3 dB带宽是29 nm.利用830 nm半导体激光器，采用前向泵浦方式可激发以1 421 nm为中心的荧光谱，3 dB带宽是447 nm.980 nm和830 nm激光器分别前向泵浦铋/铒共掺光纤时，随着光纤长度的增加，荧光先增强后减弱；分别背向泵浦铋/铒共掺光纤时，随着光纤长度的增加，荧光强度先逐渐增强后保持稳定.在25~80℃的温度范围内，铋/铒共掺光纤的荧光强度几乎不受温度的影响.使用980 nm和830 nm泵浦源同时激发铋/铒共掺光纤，结果表明铋/铒共掺光纤的发光中心具有相对独立性，发光范围存在部分重叠.

利用980 nm半导体激光器作为泵浦源,测量了25 cm掺铒光纤的ASE (自发辐射)谱特性,采用L-M (莱文伯-马克特)算法和最小二乘法对实验数据进行拟合,得到了掺铒光纤ASE谱的经验公式.研究结果表明,掺铒光纤ASE谱双峰的中心波长分别为1 530.951和1 555.964 nm,R-square(拟合优度)的值达到0.980 72,残差平方和值为4.447 69×10-9.

多谱辐射测温是一种非接触温度测量方法, 目前常用的多谱辐射测温只能反演出一个近似温度值, 而无法给出实际的温度分布。 针对此问题, 基于普朗克定律, 采用主成分回归算法, 以强激光毁伤靶材温度测量为例, 在脉冲能量为34.2 J的激光入射条件下, 从热辐射谱中反演出近似温度值为2 700 K, 拟合相对偏差为0.5%, 当温度分布范围为2 600～2 800 K时, 拟合相对偏差减小为0.13%, 减小了温度反演偏差。 首次给出了基于主成分回归方法的温度分布反演, 提高了非接触式温度测量的表征精度。

针对SILEX钛宝石激光器参数，采用PIC数值模拟程序VORPAL对激光尾波场加速进行了模拟，得到了电子轨迹及能量数据，进而通过理论计算得到了空泡机制下X射线辐射特性。结果表明，空泡机制下高能电子在空泡中做betatron振荡且多数电子被加速到170 MeV左右；加速能量较低的电子(约100 MeV),其辐射谱为临界能量约3 keV的类同步辐射谱，发散角约为8 mrad，而能量较高的电子(约170 MeV)对应的光子临界能量约为10 keV。

以热辐射谱的温度反演为例，介绍了光谱技术在强激光毁伤过程中的应用。利用自制的高速光谱测量系统，实时采集了毁伤过程中的辐射光谱，基于普朗克黑体辐射原理，反演了毁伤区的温度，并应用主成分回归算法，计算得到了毁伤区的温度分布，实现了强激光辐照靶材过程中瞬态温度和温度分布的测量。光谱测量区在200~1 000 nm时，所对应的温度反演为700~6 000 ℃。

为了深入研究光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性，以InGaAs/GaAs应变量子阱系统为例，建立了将带隙、带边不连续性计算和带结构计算系统结合起来的完整体系，考虑在应变影响下能带及波函数的混合效应。利用有限差分法对含6×6 Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程精确求解，得到了InGaAs/GaAs应变量子阱导带、价带的能带结构和包络函数，然后选用Lorentzian线形函数，数值模拟了量子阱的材料增益谱和自发辐射谱。最后讨论了阱宽、载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响，为光抽运垂直外腔面发射激光器的优化设计提供了理论依据。

有效利用电子束在波荡器中运动时产生的谐波辐射, 是获得更短波长辐射最直接的方法之一。提高波荡器磁场的谐波分量可以提高电子束的谐波辐射光场强度。分析了一种改进Halbach型波荡器结构, 计算了其磁场的构成, 分析表明这种结构可以使磁场的三次谐波分量提高至基波分量的25%左右。以合肥光源的电子束参数为例, 计算了波荡器磁场谐波分量增强后对电子束自发辐射谱的影响。计算结果表明, 波荡器磁场谐波分量增强至25%时,可以使电子束自发辐射的三次谐波辐射增强至基波辐射光子通量的67%左右。