微片固体激光器具有体积小、寿命长等优点，是精密测量仪器的重要光源。构建了平-平、半外腔的Nd:YAG和Nd:YVO₄微片激光器，通过控制压电陶瓷伸缩改变激光器的谐振腔长，同时使用F-P扫描干涉仪和波长计观察纵模和波长。研究了这2种微片固体激光器的腔调谐特性，包括腔长与光功率的关系，激光纵模扫过出光带宽过程的光功率和单、双纵模变化的规律。实验结果表明：腔调谐过程中单、双纵模交替出现，腔长和泵浦电流共同影响激光器的输出模式和光功率。

提出了一种圆极化TE₁₁输出模式旋向可在线切换的相对论磁控管。该器件互作用区结构采用同腔型磁控管结构，输出结构采用全腔提取结构，励磁系统采用Helmholtz线圈磁场系统。本文利用全腔提取结构的模式激励理论对该器件的输出模式成分进行了理论分析，利用粒子模拟软件对该器件的工作性能进行了模拟研究。粒子模拟结果表明：在外加电压770 kV和外加轴向磁场0.2 T（方向与微波轴向输出方向同向）的条件下，该器件的工作模式为5π/6模，工作频率为2.35 GHz，输出功率为3.86 GW，功率效率达到55.5%，输出模式为右旋圆极化TE₁₁模式且模式纯度达到99%以上；当外加轴向磁场与微波轴向输出方向反向时，该器件的输出模式即可在线切换为左旋圆极化TE₁₁模式，而其他输出性能基本保持不变。

为了探究角锥棱镜谐振腔激光模式，以角锥-平面镜腔为例，将角锥棱镜等效为衍射光栅，考虑角锥镜棱宽在谐振腔中的衍射效应以及二面角误差引起的附加相位分布对谐振腔激光模式的影响，在光学谐振腔理论的基础上，建立了求解本征模式的理论分析模型.采用快速傅里叶法数值模拟不同腔长、角锥镜棱宽和二面角误差情况下该无源谐振腔激光输出模式分布情况.结果表明，在腔长30 cm、角锥镜棱宽小于75 μm、二面角误差在-10'~5'之间时，可实现光斑完整的圆形分布输出模式，且有较好的光束质量；棱宽不小于0.4 mm，二面角误差在-40'~10'之间时，光斑为TEM₀₃阶横模，光场呈六瓣分布；当角锥镜棱宽为0.4 mm、二面角误差为3'，腔长从30~90 cm范围内增加时，该谐振腔输出的激光模式从TEM₀₃转换成TEM₁₀.