中红外激光领域广泛使用高性能高反射光学元件，高反射率高精度测试技术是制备高性能反射光学元件的基础。针对2.7～3.0 μm波段光学元件高反射率测量的实际需求，基于量子级联激光器建立了连续光腔衰荡反射率测试实验装置，通过优选2.7～3.0 μm波段反射带内水汽吸收较弱的测试波长，分析空气中水汽吸收对衰荡时间和反射率测量的影响，并比较空气和氮气环境下反射率测量结果，实现了2.7～3.0 μm波段高反镜反射率的准确测量，在反射率约99.95%时绝对测量精度优于2×10⁻⁵。实验结果显示，采用测试波长2.9 μm并在测量时保证初始腔和测试腔腔长相同，无需使用氮气环境，直接在实验室空气环境可实现高反射率的精确测量。

超强激光加速产生的高能质子束源在基础物理研究、材料科学、生物医疗等领域具有广泛应用前景。基于激光聚变研究中心的SILEX-II装置，开展了高对比度飞秒激光驱动纳米刷靶质子加速实验研究。采用等离子体镜技术进一步提升激光对比度，有效降低了预脉冲对纳米刷靶结构的影响。相比于平面靶，采用纳米刷靶质子截止能量提高到1.5倍，质子束产额增加近一个量级，成功验证了超高功率密度下纳米刷靶对激光离子加速的增强效果，并且有效提升了质子束空间分布的均匀性。研究结果为高品质质子束源的产生和应用提供了技术途径。

由于炸药具有热传导系数小、对温度极其敏感的特点，在使用多脉冲飞秒激光对其进行持续加工时，极有可能在炸药内形成热累积，从而导致点火、燃烧等危险事件的发生。为了降低激光加工材料过程中的热效应，人们普遍采取在材料加工表面施加气流的方法。为了研究加载气流条件下，炸药装药在飞秒激光作用下产生的烧蚀产物的运动规律以及炸药装药内部的温度变化，建立了加载气流条件下飞秒激光加工炸药装药过程的二维流固耦合计算模型，对在单侧、双侧不同入射角度的亚音速气流作用下，飞秒激光加工奥克托今（HMX）炸药装药的过程进行了数值模拟计算。计算结果表明：单侧气流会在炸药加工表面形成漩涡流，导致烧蚀气体产物在炸药表面做旋转运动，加重了烧蚀产物对炸药的热影响；双侧气流会在远离炸药加工表面的地方形成较大的漩涡流，从而使烧蚀气体产物迅速离开炸药加工表面，有效降低了炸药的温度，提高了飞秒激光加工炸药装药过程的安全性。

采用高温固相合成法制备了多组Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺不同物质的量分数掺杂的LiTaO₃多晶材料，测试了双掺Yb³⁺/Ho³⁺，Yb³⁺/Tm³⁺和三掺Yb³⁺/Ho³⁺/Tm³⁺的LiTaO₃多晶的X射线衍射图谱、紫外-可见吸收谱和上转换荧光发射谱。X射线衍射（XRD）结果显示，稀土离子掺杂没有改变LiTaO₃多晶的物质结构，这表明稀土离子以取代基质离子的方式进入了晶格中。样品的紫外吸收边显示，增加Ho³⁺或Tm³⁺物质的量分数会导致吸收边先红移再蓝移。在980 nm泵浦光激发下，可见光区域中出现上转换蓝光（475 nm）、绿光（545 nm）和红光（663 nm和650 nm）发射，通过改变LiTaO₃中的激活离子Ho³⁺-Tm³⁺物质的量分数，可对上转换荧光色度进行调节，物质的量分数配比为2.0%Yb³⁺/0.05%Ho³⁺/0.4%Tm³⁺的掺杂LiTaO₃多晶材料实现了最为接近标准白光的发射。

通过光纤激光光谱合成技术，可以打破单个光纤激光器输出功率受非线性因素制约的限制，实现更高功率的激光输出。通过梳理光谱合成技术的发展历程并分析其现状，对其原理及优劣势进行分析，结合自身研究，设计了一款便携式3路合成系统，通过设计及优化光纤激光器的放大结构，严格把控参与合束的子束光源的质量，将1055、1070和1085 nm三路高功率窄线宽光纤激光进行合束，对合成系统中采用的双色镜进行研究，对其膜系指标进行严格的设计，对高陡度截止滤光膜的设计方法以及制备工艺进行分析，对其热损伤规律及控制技术进行研究，优化整个合成系统，最终实现合成功率9650 W的高功率激光输出，合成效率92%，光束质量M²为1.7，并对未来双色镜光谱合成进行了展望。

提出了一种用于单纵模激光器选模的基于光纤耦合器的光纤复合环腔（CRC）滤波器的仿真方法，利用该方法对两种新型双耦合器双环CRC （DCDR-CRC）滤波器及三耦合器双环CRC （TCDR-CRC）滤波器进行了理论仿真，通过引入游标原理，分析了两种滤波器在不同环长差下的滤波特性，并通过调整DCDR-CRC及TCDR-CRC的耦合比、环长及环长差，对有效自由光谱范围 （FSR）、抑制比 （SR）及主透射峰带宽进行优化，计算结果表明优化后环腔的有效FSR可有效抑制波长选择器传输通带内的增益竞争，较低的SR可以抑制CRC滤波器相邻透射峰之间的增益竞争，较窄的主透射峰可以保证仅有一个激光器的纵模被选择。

为更好地解决少模光纤在传输中由于模式耦合过强而导致的信号串扰问题，对弱耦合光子晶体光纤中的线偏振（LP）模式以及矢量模的传输特性进行了研究，设计了一种可传输20种矢量模的双包层光子晶体光纤。通过有限元法模拟光纤参数对相邻LP模式间最小有效折射率差的影响，优化结构参数，使光纤支持稳定传输6种LP模式并满足弱耦合要求。最后分析了不同模式的有效模场面积、弯曲损耗。结果表明：各模式之间的最小有效折射率差达到1.12×10⁻⁴，表明模式间的串扰可忽略。基模有效模场面积达到了1040 μm²，且其相应的非线性系数低至1.07×10⁻¹⁰。此外，在弯曲半径为38 mm时，各模式弯曲损耗最大仅为5.65×10⁻⁸ dB/km。与主流的单模光纤及少模单包层相比，该结构具有大模场面积，低模间串扰及更强的抗弯曲能力，丰富了空分复用技术的开发思路。在大数据、虚拟现实、网络传输容量等新兴业务以及光纤传感方面提供了有益的参考方案。

基于电子动能与温度的关系以及费米黄金定律，对速率方程进行了优化，使其能够计算电子温度，进而实现了更为精准的速率方程求解。与已有的动能平衡法比较，该方法对能带电子温度变化过程进行了详细的描述，故无需采用优化算法求解，所以可以避免因陷入局部最优解而带来的多次计算的收敛值一致性较差的问题。计算结果表明，该方法在选取不同的初始温度时，通过自洽求解，即可解出各能级电子温度，且均可获得一致性较好的收敛值。