为获得可应用于光载微波雷达系统的高功率双频激光源, 用1 064 nm窄线宽Nd∶YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源, 其输出分为两路, 一路直接耦合入光纤, 另一路经声光移频, 与未移频的光束合束后获得中心频差为150 MHz、功率为20 mW的双频激光.利用以半导体激光泵浦和掺Yb3+石英光纤为增益介质的3级主振荡功率放大系统对双频固体激光器输出的双频激光进行放大, 获得50.3 W的双频放大输出, 光束质量因子为1.30, 第三级主放大斜效率为74%.双频成分的幅度比、频差在放大过程中得到保持, 拍频调制深度及信噪比等特性也未有恶化.双频光纤功率放大器在频差稳定和高功率输出等方面均有良好的表现.

基于全光纤以及主控振荡功率放大器,设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064 nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064 nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50 mW,通过放大系统将双频功率放大到10 W。通过实验及分析得出两束频差为150 MHz的激光功率比率在放大之后保持不变,且经过放大的激光信号中,拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。

为了实现太阳光向激光的转化，设计并搭建了采用两级汇聚系统的实验系统。用菲涅耳透镜作为第1级汇聚系统，以漫反射锥型腔作为第2级汇聚系统，采用Nd∶YAG作为工作物质。在太阳光的入射功率密度大约为950W/m2时，实验最高可得到13.3W的功率输出。用LASCAD软件对谐振腔进行模拟，得到了晶体棒工作时的温度分布和折射率分布；通过改变参量，对系统进行优化，得到了输出功率随腔长和输出镜反射率的变化规律，找到了最佳腔长为142mm，最佳输出镜反射率为91%。结果表明，通过调整腔长和输出镜反射率的大小，找到最佳值，可有效地提高太阳光直接抽运激光器的输出功率。

分布式可重构卫星是一种新型的“模块化”航天器体系结构，各模块航天器可以独立制造及发射，通过空间激光能量传输和数据交互构成一个整体。针对模块航天器间激光无线能量高效传输关键技术，设计并搭建了激光无线能量传输的地面验证系统,通过理论分析了传输激光波长、光电转换材料等系统关键参数对于传输效率的影响，测量Si、GaAs等材料对不同波长激光的输出特性及转换效率，实验验证了照射强度等相关参数对传输效率的影响。实验结果表明：以793 nm激光为传输介质，基于GaAs材料的无线能量传输演示系统的优势较为明显，对激光光电的转换效率最高能达48%，系统总的电激光电的传输效率为18%。实验验证了空间激光能量高效率传输的可行性。

太阳光抽运激光器中，抽运系统提供的太阳抽运光与激活晶体之间的耦合决定了激光输出的总体效率。使用Tracepro软件，建立了菲涅耳透镜、锥形抽运腔二级抽运系统模型，并对该系统进行优化。通过分析菲涅耳透镜焦斑能量沿轴线的分布，得到了锥形腔入射窗口的口径和窗口距菲涅耳透镜的距离。通过改变锥形抽运腔的腔长和锥度，分析晶体棒轴向抽运功率密度分布，得到了锥形腔的最佳结构，并对镜面反射腔和陶瓷腔进行了详细的介绍。