为了研究如何产生2μm激光，提出将KTA晶体用于光参变振荡来产生2μm激光的方法，通过对比KTA与KTP晶体的非线性性能，从理论上论证了该方法的可行性；并从光学频率变换所遵循的能量守恒与动量守恒出发，利用KTA晶体的Sellmeier方程、根据折射率椭球方程计算出了晶体的切割角度，绘制出了角度调谐和波长的关系曲线图；比较了两种切割方式下的晶体有效非线性系数的大小，通过比较，得出Φ=0°，θ=48．37。切割的晶体具有更好的非线性特性的结论；并对该晶体的走离角、允许角、可接受带宽进行了计算，解决了KTA－OPO设计的最基本问题，为下一步的试验工作开展打下了基础。

为了研究掺镱双包层高功率光纤激光器的结构参量对喇曼效应的影响，利用数值模拟方法求解有关抽运光、激光和斯托克斯波的稳态速率方程组，得到了激光和斯托克斯波在光纤轴向的分布特性，以及喇曼阈值抽运功率与光纤激光器结构参量的关系。结果表明，当光纤激光器采用大模面积、短腔长、小斯托克斯波辐射截面和长激光波长的结构参量时，能显著提高喇曼阈值抽运功率，降低喇曼效应。

为了验证柯林斯公式的一种近似计算方法，对光波通过方形孔径光阑及一薄透镜时的衍射图像进行理论计算，并与实验结果进行比较。研究结果表明，理论计算与实验结果一致。利用该方法对透镜的焦距进行了测量，将测量结果与传统方法测得的焦距进行比较，两者误差不到1%。

为了求得用于研究双包层光纤激光器输出特性的更为精确的解析解，根据稳态速率方程组，针对典型的双包层光纤激光器参量，在估计了上能级粒子再发射项和抽运光产生的影响后，采用保留再发射贡献主导部分的办法以提高可积分近似方程的精确度，明确地提出了要获得光纤激光器输出功率的解析表达式的关键在于求出损耗系数与光场乘积的积分值，简洁地求得了输出功率和抽运光斜线效率的显函数解析表达式，并对其相关问题进行了讨论，以915nm，920nm和975nm的抽运光为例，当输出激光为1090nm时，得出975nm抽运光产生的斜率效率最高并可高达约87%。结果表明，所得解析解适用于研究腔长范围更广的光纤激光器的输出特性。

为了研究非线性增益饱和效应对自锁模激光器超短脉冲输出的影响，采用Liapunov线性稳定性分析方法对描述自锁模激光输出的微分方程组进行了分析，得到了锁模定态存在的条件并讨论了各定态的稳定性。结果表明，当增益饱和能量小于一个特定值时，自锁模激光振荡器会同时存在两个锁模定态，其中能量较小的一个是稳定的，而且随着增益饱和能量的增大，此稳定自锁模态的能量增大、脉宽变窄，它应该是自锁模激光振荡器实际工作的状态。

为了研究初始啁啾和初始输入功率对脉冲压缩的影响，运用对称分步傅里叶方法数值模拟了皮秒高斯脉冲在光子晶体光纤中的传输过程。增大初始啁啾和输入功率可以得到更大的压缩因子，同时最佳光纤长度减小，它们之间基本成线性关系。并且在初始啁啾值和初始功率比较小时，在最佳光纤长度处，品质因子和压缩因子不是同时达到最大值。结果表明，若选取适当的光纤长度和初始峰值功率，可以实现啁啾脉冲在光子晶体光纤中的有效压缩。

为了进一步提高激光器输出功率，针对脉冲串工作的2kJ高能量钕玻璃固体激光器，采用有限差分法，对比研究了传统恒温水冷方式和采用传统水冷与加热控制相结合的新型热管理技术下的激光棒温度分布情况。结果表明，采用新型热管理技术可以降低激光棒内的温度梯度，确保高能量激光输出。

针对半导体侧面抽运固体激光晶体的温度分布问题，使用类高斯的非均匀发热模型，对LD侧面抽运棒状固体激光介质的温度分布问题进行了计算，推导并最终得到了侧面抽运情况下棒状激光晶体内温度分布的近似解析表达式。与以往的报道相比，所使用的类高斯发热模型比均匀发热模型更符合激光器的实际工作情况，使用该模型计算温度分布将得到更为精确的结果。

为了分析利用双轴晶体KTP与LBO对1064nm与1319nm激光和频产生589nm钠黄光时的最佳晶体长度和允许参量，对非线性波耦合方程进行推导，得出和频条件下的小讯号解和高转换效率下的稳态解，并由稳态解得出激光功率密度与晶体长度的关系。由相位匹配条件通过级数展开推导出双轴晶体在和频情况下的允许参量，并且给出了晶体的温度匹配条件。结果表明，选择合适长度的晶体，可以使得和频转换效率尽可能的提高，LBOⅠ类匹配和KTPⅡA类匹配优于其它匹配类型，LBO在32．84℃能到达温度匹配。

为了评价光学组合半导体激光器的输出光束性能，采用两种方法从理论上分析了光学组合半导体激光器的输出光束的光束传播因子。第1种方法与传统堆栈式半导体激光器的光束质量评价方法类似，通过几何光学得到光束束宽；第2种方法采用管芯光强分布的类高斯模型计算输出光束的二阶矩进而得到光束束宽，最后均得到输出光束的光束传播因子与激光条单元数及激光条包含管芯数的关系。进行了3个激光条组成的光学组合半导体激光器的实验，获得输出功率120W，功率密度209W／cm²，光束平均间距1．1mm，整体光束传播因子M²=197。对比了两种方法及实验结果。结果表明，这两种方法可以用来估算光学组合半导体激光器的输出光束质量。