This study analyzes the linewidth narrowing characteristics of free-space-running Brillouin lasers and investigates the approaches to achieve linewidth compression and power enhancement simultaneously. The results show that the Stokes linewidth behavior in a free-space-running Brillouin laser cavity is determined by the phase diffusion of the pump and the technical noise of the system. Experimentally, a Stokes light output with a power of 22.5 W and a linewidth of 3.2 kHz was obtained at a coupling mirror reflectivity of 96%, which is nearly 2.5 times compressed compared with the linewidth of the pump (7.36 kHz). In addition, the theorical analysis shows that at a pump power of 60 W and a coupling mirror reflectivity of 96%, a Stokes output with a linewidth of 1.6 kHz and up to 80% optical conversion efficiency can be achieved by reducing the insertion loss of the intracavity. This study provides a promising technical route to achieve high-power ultra-narrow linewidth special wavelength laser radiations.

回顾了非线性光学激光合束技术的发展历程，阐述了基于光学相位共轭和基于非线性放大过程的合束思想和基本原理，梳理了重叠耦合、种子注入和布里渊四波混频增强相位锁定激光合束方式的标志性成果，总结了等离子体交叉光束能量转移、金刚石拉曼放大和液体布里渊放大激光合束技术的优势和瓶颈。面向高峰值功率、高平均功率、高重复频率激光输出的实现需求，基于布里渊放大激光合束技术具备系统结构简单、功率负载高且散热效率高的优点，提出了实现单脉冲能量100 J、脉冲宽度10 ns、重复频率10 Hz合束激光输出的可行性方案。

8~12 μm长波红外波段激光位于大气传输窗口并覆盖诸多气体分子的吸收带，在大气探测、光电对抗等领域具有重要的应用。目前，通过粒子数反转激光器直接辐射以及非线性频率变换间接辐射是实现8~12 μm长波红外激光输出的主要方式。其中，基于非线性光学晶体频率转换的长波红外激光器具有结构紧凑、波长选择灵活、功率拓展性强等优势，近年来得到了快速发展和广泛应用。本文对二阶非线性频率变换的光学晶体、工作原理，以及获得长波红外激光的研究进展进行综述，并对基于受激拉曼散射的三阶非线性频率变换获得长波红外的方法进行了介绍和展望。

利用单个飞秒振荡器为激发光源搭建了光谱聚焦相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）显微成像系统，使用二向色镜获得了泵浦光与斯托克斯光，开展了聚苯乙烯样品低指纹区的光谱聚焦CARS二维与三维显微成像研究。在光谱聚焦CARS二维成像研究中，通过改变泵浦-斯托克斯的延迟时间，获得了随延迟时间变化的光谱聚焦CARS信号强度谱，通过与聚苯乙烯拉曼光谱的对比，分析了在改变泵浦-斯托克斯的延迟时间过程中被激发的拉曼振动的切换情况。同时，在固定的拉曼振动模式，通过对聚苯乙烯样品进行断层扫描，实现了对聚苯乙烯样品的三维CARS成像。

展示了一种环形腔全固态单纵模被动调Q激光器。采用激光二极管（LD）侧面泵浦的环形腔消除空间烧孔效应，实现谐振腔内纵模数量的稳定；通过标准具控制激光器相邻纵模间的净增益差，实现高单纵模率激光输出。激光器以10 Hz的重复频率运行，脉宽为23.6 ns，单脉冲能量为 6.1 mJ。该激光器在输出能量以及单纵模率方面具有较好的稳定性，其相对标准差为1.56%，当连续记录一万发脉冲时，单纵模率为100%。

利用中心波长为800 nm、脉冲宽度为35 fs的飞秒激光脉冲开展了以蓝宝石晶体为介质的超连续白光光谱特性研究，通过对比不同入射脉冲能量下焦距为40 mm的球面透镜产生的白光光谱发现：随着入射脉冲能量的增强，白光光谱向蓝边方向展宽，当能量增加到210 nJ时，光谱范围不再变化。对比焦距为40 mm的球面透镜和消色差透镜产生的白光光谱发现：消色差透镜产生的光谱的整体强度小于球面透镜，且光谱有一定蓝移，蓝移波长可达450 nm。采用Zemax软件对两种透镜产生的焦斑进行仿真，比较了两种透镜产生的焦斑的大小和能量，并分析了蓝移现象产生的原因。同时，本研究对比了焦距为40 mm和100 mm球面透镜、消色差透镜产生的白光光谱的范围和稳定性，结果表明，焦距为40 mm的透镜产生的白光光谱的稳定性较好，光谱范围较宽，约为450～700 nm。罗丹明B的瞬态吸收实验结果表明，使用焦距为40 mm的消色差透镜时，罗丹明B的瞬态吸收信号最为明显，信噪比最高。本实验表明，针对不同的样品特性，可以通过选择不同的透镜来优化瞬态吸收实验结果。

利用单个飞秒激光振荡器作为激发源，搭建了光谱聚焦相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）显微成像系统，采用SF10材质的玻璃棒对飞秒脉冲引入啁啾，以提高光谱分辨率，实现单一拉曼位移探测。实验以三聚氰胺为样品，开展了光谱聚焦CARS显微成像研究。同时，在光谱聚焦CARS显微成像系统的泵浦和斯托克斯光路中插入半波片，通过旋转半波片角度，进而改变线偏振激发脉冲的偏振方向。并研究了样品特定区域的共振信号/非共振背景的比值随半波片偏转角度的变化趋势，得到了样品特定区域的共振信号/非共振背景的比值最大时半波片的偏转角度。

受激布里渊散射（SBS）作为三阶光学效应广泛应用于激光组束、分布式光纤传感、布里渊激光器等领域。近年来，SBS脉冲压缩亦得到特殊关注。基于布里渊放大过程中的能量转移特性，SBS脉冲压缩技术能够将ns量级脉冲压缩至亚ns量级，峰值功率可提升1～2个数量级。系统介绍了SBS脉冲压缩基本理论，综合论述了SBS压缩器结构、增益介质、泵浦脉冲等因素对脉冲压缩特性的影响，并对SBS脉冲压缩发展趋势进行了展望，为今后SBS特性的研究提供了有益参考，也为高重频、高能量激光的获取提供了可行方案。

Laser pulses of 200 ps with extremely high intensities and high energies are sufficient to satisfy the demand of shock ignition, which is an alternative path to ignition in inertial confinement fusion (ICF). This paper reports a type of Brillouin scheme to obtain high-intensity 200-ps laser pulses, where the pulse durations are a challenge for conventional pulsed laser amplification systems. In the amplification process, excited Brillouin acoustic waves fulfill the nonlinear optical effect through which the high energy of a long pump pulse is entirely transferred to a 200-ps laser pulse. This method was introduced and achieved within the SG-III prototype system in China. Compared favorably with the intensity of $2~\text{GW}/\text{cm}^{2}$ in existing ICF laser drivers, a 6.96-$\text{GW}/\text{cm}^{2}$ pulse with a width of 170 ps was obtained in our experiment. The practical scalability of the results to larger ICF laser drivers is discussed.