目前光纤光栅在高功率连续光纤激光器中的应用主要有两个方面，一是作为谐振腔腔镜，二是用来抑制激光器的非线性效应。首先论述了光纤光栅作为腔镜技术的发展现状，然后着重论述了能够抑制光纤激光器中非线性效应的特殊光纤光栅的发展状况。并详细描述了倾斜布拉格光纤光栅抑制受激拉曼散射和受激布里渊散射、长周期光纤光栅抑制受激拉曼散射以及相移长周期光纤光栅抑制自相位调制或四波混频等非线性效应引起的光谱展宽的研究进展。最后展望了光纤光栅在高功率光纤激光器领域的发展趋势，认为光纤光栅将朝着更高承载功率与长波长方向发展，同时认为基于飞秒激光刻写的光纤光栅技术、能够同时抑制多种非线性效应的光纤光栅技术、以及基于光纤光栅的光纤激光器激光偏振控制技术等将成为新的研究热点。

近年来，太赫兹技术快速发展，基于超表面的太赫兹器件受到广泛关注，并已应用于太赫兹成像、光谱和生物传感等诸多领域。但太赫兹超表面器件的制备复杂且成本高，而静电喷印技术无需掩模版，成本低、精度高且易于在异形曲面上制作。基于静电喷印技术设计和制备了太赫兹吸波器，并利用太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）对样品进行了性能测试，实验与仿真结果基本相符，在0.098~0.353 THz频段内吸收大于90%。此外，还设计了太赫兹线极化转换器，在0.167~0.355 THz频段内的极化转换大于95%，相对带宽约72%，并分析了所设计样品的制备工艺条件，验证了静电喷印技术对于制备太赫兹极化转换器的可行性。研究成果表明，静电喷印技术在太赫兹超表面器件的制备中具有广泛的应用前景。

为了应对带钢激光平直度测量仪中半导体激光器（LD）输出光功率稳定性对平直度测量精度的影响问题，设计了一款高稳定度的LD恒流驱动、温控电路以及保护电路。系统以现场可编程门阵列（FPGA）为控制核心，利用深度负反馈恒流驱动电路实现对LD驱动电流的精准控制；基于ADN8830温控电路实现了对LD工作温度的有效控制；改进后的慢启动电路可实现LD驱动电流缓慢地线性增加到设定值，且准确控制慢启动时间；限流及静电保护电路能够实现激光器过流保护、有效避免浪涌电流和高压静电的损坏。结果表明，该电路可实现激光器驱动电流在0~75 mA连续可调，电流调节精度达0.025 mA，电流短期稳定度达0.014%，长期稳定度达0.016%；在控制工作温度为25 ℃时，输出光功率稳定性为0.205%。

不同气流速度作用下激光辐照靶材的穿孔效应不同。实验研究了亚音速气流（0~0.7 Ma）环境下，1 070 nm连续激光辐照7075铝合金的穿孔效应。对铝合金中心点温度历史、穿孔时间、穿孔孔径以及表面形貌变化进行了分析，结果表明：在相同气流速度下，随着入射激光功率密度的增加，铝合金表面温升速度加快且最终熔融层所达到的平衡温度增大；铝合金的穿孔时间呈指数减小；孔径增大速率呈指数减小。在相同激光功率密度下，随着气流速度的增加，铝合金穿孔时间总体呈先增大后减小至平稳之后再增大的趋势；熔融物移除速度和气流的冷却作用这两方面共同导致在0.1 Ma附近出现最长穿孔时间，在0.3 Ma附近出现最短穿孔时间，0.6 Ma的穿孔时间与0 Ma的穿孔时间大致相等在5.5 s左右；随着气流速度增大冷却效应增强，在0.7 Ma之后铝合金并未出现穿孔。对流冷却导致熔融物快速冷凝，被移除的熔融物集中在气流的下游区域。

激光无线能量传输在为远距离设备供能方面有着潜在的应用前景，在激光无线传能的同时进行激光无线通讯，具有重要的应用价值。针对砷化镓太阳能电池，对激光传能系统在无线能量传输时激光无线通讯性能进行了测试。实验采用波长808 nm激光实现砷化镓太阳能电池的能量传输，采用波长650 nm激光作为信号的传输，分别对单能量传输、单信号传输以及能量和信号同步传输三种情况下的砷化镓太阳能电池的输出特性进行了测试。结果表明：当单能量传输时，太阳能电池的性能与激光功率密度的大小密切相关，激光功率密度在54.9~90 mW/cm²范围内光电转换效率最大值为46.6%；当单信号传输时，通过测量系统的频率响应得到砷化镓太阳能电池的3 dB带宽约为3.7 kHz，并通过设计放大电路提高系统的通信性能，优化输出波形，使得系统的通信速率从10 kbps提升至240 kbps，输出电压峰峰值达到7.2 V。最后实验测量了不同激光强度下可实现的通信速率，当激光功率密度为59.5 mW/cm²时可实现140 kbps的通信速率，使得激光充电系统在无线能量传输下可以进行信号的传输。

研究了从亚皮秒到皮秒范围内的不同脉宽和不同能量密度的激光作用下单晶硅材料表面瞬态光学性质的演化规律。这项工作基于考虑了相变潜热的双温方程、载流子数密度模型，通过计算激光辐照过程中的载流子温度、晶格温度和激发态载流子数密度和介电常数，模拟了光子到电子以及电子到声子的能量传递过程，最终得到了单晶硅表面折射率和消光系数的变化结果。有助于揭示亚皮秒到皮秒脉冲宽度范围的超短脉冲激光辐照下，单晶硅材料瞬态光学性质的演化机理。理论结果表明，若单个激光脉冲无法使单晶硅熔化，则不同的激光能量密度和不同的激光脉宽对最小折射率的影响非常有限，在0.3~0.4 J/cm²的激光能量密度范围内，每0.01 J/cm²的能量密度改变引起的最小折射率变化率小于0.5%。若单个激光脉冲能使单晶硅熔化，则不同能量密度和不同脉宽的激光对硅表面的折射率和消光系数有不同程度的影响。该研究结果可为基于超短脉冲激光的单晶硅材料加工和表面改性提供一定的理论指导。

激光光闸可以将光纤激光器输出的单束激光通过多通道输出，实现激光器的“一机多用”，是现代化激光智能制造的关键性器件。由于光闸承载功率高达上万瓦，其耦合系统极易产生热效应，影响光闸使用性能。为解决万瓦级激光光闸热效应有效控制的难题，保证光闸的高效耦合与高质量光束输出，采用有限元分析法研究了光闸耦合系统的热效应物理机制，并提出一种基于水循环绕流冷却对光闸耦合系统进行热量管控的新方法。通过万瓦激光下的一系列实验验证，表明文中提出的热效应处理方法保证下，高功率激光光闸能长时间承载万瓦级功率，并保持98%以上的耦合效率，同时抑制了系统的热像差，保证了光闸输出激光的光束质量稳定性。该研究为高功率激光系统的热效应分析及处理提供了有效的手段。

采用波长为355 nm、脉宽为7 ns、重复频率为1 Hz的线性偏振激光在聚酰亚胺薄膜表面制备了微米量级的周期性表面结构，并讨论了激光参数对条纹形貌的影响。实验发现，周期性结构的产生存在一定的能量密度阈值和脉冲个数阈值，当激光能量密度范围在54~586 mJ/cm²，脉冲个数在1~50时，能在聚合物薄膜表面产生周期为4~6.65 μm的规整条纹结构。在保持激光能量密度不变的情况下，增加脉冲个数，或者保持脉冲个数不变，增大入射到材料表面的激光能量密度，都能引起条纹周期增大，并且根据实验结果，随着脉冲个数的增加，烧蚀坑的深度增加，LIPSS能持续出现在坑底。此外，为分析周期性结构形成的可能原因，通过对热传导模型的建立讨论了当周期性结构形成时材料历经的物理状态。文中的相关研究结果对基于LIPSS实现的材料表面润湿性、摩擦力学、光学特性的改善提供了一定的研究基础。

针对连续激光辐照硅太阳能电池的损伤特性，采用光束诱导电流(LBIC)成像方法进行表征，并对其毁伤特性进行了分析。首先采用波长为1 070 nm的连续激光聚焦在硅太阳能电池表面，诱导太阳能电池产生损伤，再通过LBIC系统扫描得到激光辐照区域的光电流分布图，进而分析太阳能电池的损伤情况。为了表征不同深度下太阳能电池的损伤情况，LBIC测量系统分别采用650 nm和980 nm波长激光作为探测光源。结果表明，1 070 nm连续激光辐照硅太阳能电池非栅线部位时，太阳能电池损伤首先发生在内部；随着功率密度的增加，在太阳能电池表面熔融前，电池内部已经产生了失效区域。当激光辐照太阳能电池栅线时，栅线会发生熔断，导致辐照位置远离电极引线一侧的光电流下降；严重时会使太阳能电池产生垂直于栅线的裂纹，使远离电极引线一侧的电池失效。该研究成果可为连续激光辐照太阳能电池损伤机理研究提供参考。

为了实现高功率光纤激光的窄线宽输出，研究了基于大模场三包层掺镱光纤（LMA-YTF）高功率窄线宽光纤激光的热效应和四波混频(FWM)效应。基于FWM效应模型，仿真分析了大模场三包层光纤(LMA-TCF)放大器光谱展宽的影响因素。建立了LMA-YTF的热分布模型，分析了大模场三包层光纤(LMA-YTF)中第二包层功率占比对光纤温度以及泵浦功率上限的影响，讨论了聚合物涂层导热系数和外部温度对光纤温度的影响，实验对比了不同反向合束器的泵浦功率上限，结果表明第二包层功率占比低的(6+1)×1合束器比(9+1)×1合束器拥有更高的泵浦功率上限。基于全国产化器件搭建了一台三包层光纤激光器，实现了输出功率6.7 kW、3 dB线宽为0.32 nm的激光输出。