报道了一种高重复频率、大单脉冲能量的全固态声光调Q Nd∶YAG激光器。采用主振荡-功率放大(MOPA)结构,将具有热补偿结构的双棒串接谐振腔作为种子源, 两个板条增益模块作为放大器。采用熔石英为声光介质,重复频率在10~100 kHz范围内可调。种子源在10 kHz重复频率下获得平均功率为14 W的线偏振脉冲激光输出,种子光经扩束整形后注入两级板条增益模块进行功率放大。当抽运功率为22.7 kW时,可获得平均功率为4256 W的激光输出,单脉冲能量为425.6 mJ,激光脉宽为133 ns,峰值功率为3.2 MW,光束质量β为3.8倍衍射极限。此外,改变激光的重复频率时,激光输出功率和脉宽无明显变化。

研制的双波长短脉冲激光器采用“大模体积腔+渐变反射率输出镜”技术, 对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿, 在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ, 脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出, 20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%, 激光光束质量M2≈1.6。该实验结果与采用MOPA技术路线——谐振腔+预放的方式技术指标相当, 但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体, 相位匹配方式选择II类相位匹配, 倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ, 最高倍频效率68.6%, 激光光束质量M2≈2.1。通过能量调节设计, 实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。

针对机载激光测距及激光指示应用需求, 设计了一种紧凑可靠的电光调Q脉冲激光器。从调Q速率方程出发, 分析了激光器输出能量随优化参数z增大而增大、脉宽随z增大而减小的关系。采用6 mm×56 mm的Nd∶YAG激光晶体, LD侧面泵浦, 角锥棱镜作为折光器的u形折叠式非稳腔, 在增益满足的前提下, 提高谐振腔抗失调能力。在注入电脉冲1.2 J 条件下, 激光器单脉冲能量输出为 108 mJ, 脉冲宽度为 11.8 ns, 能量不稳定度<0.8%; 光-光效率18%, 可长时间稳定运行。

研制了大能量高光束质量短脉冲激光器，系统采用主振荡＋预放大器＋主放大器2级主振荡功率放大器(MOPA)结构。采用双棒热效应补偿改善光束质量的措施，在重复频率400 Hz时实现单脉冲能量40 mJ、光束质量因子约为1.2的激光输出。激光器放大后实现单路脉冲能量712.5 mJ、脉宽12.4 ns的激光输出，采用球差补偿的方法提高了激光器的光束质量，在最大输出功率下实现了光束质量因子小于2.3，光光效率27.7%。偏振合束后，激光器输出能量大于1.4 J。

空间碎片已成为影响在轨航天器安全的重要因素。激光测距对开展空间碎片轨道精确测定、精密编目及监测预警等具有重要作用。根据激光测距雷达方程，分析了不同重复率和功率激光器的激光回波信号探测情况。将200 Hz重复率、50 W功率全固态激光器应用于空间碎片测量，配合低噪声探测器、纳秒控制精度距离门产生器及高效率光谱滤波器等，实现了空间碎片高成功率观测，所测量的目标中最小截面积达0.5 m2、最远距离超过2100 km，表现出良好性能和测量效果。验证了高重复率、低脉冲能量激光器对空间碎片测量可行性，为后续高重复率空间碎片激光测距技术的发展与应用提供了指导。

报道了一台高能量、高光束质量激光二极管抽运全固态1319 nm激光器，激光器采用了主振荡器与放大器(MOPA)结构。通过反射镜镀膜和插入45°反射镜增加损耗以抑制1338 nm和1064 nm激光起振。主振荡器腔内插入温控法布里珀罗(F-P)标准具实现线宽压窄和波长选择。为充分提取放大器能量以获得高能量脉冲输出，两级激光放大器均为双程放大，并对激光驱动电源信号进行处理，使激光器主放大器注入激光脉冲与驱动电源脉冲在时域上的重合性更好。在主放大器抽运电流为140 A时获得了脉冲能量为800 mJ的1319 nm激光输出，光束质量因子M2=1.49，线宽为1.05 GHz，重复频率为50 Hz，脉宽约为200 μs。

报道了高功率全固态腔内和腔外倍频两种绿光激光器研究进展。腔内倍频绿光激光器采用L型腔双棒串接结构，在重复频率10 kHz时，用三硼酸锂晶体倍频获得绿光功率186 W，光光效率达15.8%。腔外倍频绿光激光器采用主振荡和功率放大器，在重复频率400 Hz时，获得基频激光单脉冲能量1.2 J，采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体腔外倍频，获得525 mJ的绿光输出，倍频效率为43.7%。采用偏振合成技术获得了单脉冲能量大于1 J的绿光输出。在该激光放大器实验装置上，进行了双模块热效应补偿技术和受激布里渊散射相位共轭技术实验研究，改善了激光光束质量。

侧抽运NdYAG棒对径向偏振光和切向偏振光具有不同的热焦距，利用He-Ne激光器输出的线偏振光和旋转狭缝测量NdYAG棒的径向、切向热焦距，设计谐振腔使得只有一种偏振光能低损耗稳定振荡。在440 W抽运功率下，获得31.7 W径向偏振激光，光束质量因子M2约为2.5，调整腔长后，在470 W抽运功率下，获得30.2 W切向偏振激光，光束质量因子M2约为2.8。实验结果表明，利用热致双焦点选模可以获得较大功率的径向、切向偏振激光输出，但激光器对抽运功率敏感。

为获得高功率高光束质量的激光器,对激光器中的热致球差进行了研究。介绍了高功率二极管泵浦Nd:YAG棒激光模块热致球差的测量和补偿方法。使用S-H波前探测器测量了激光模块的三阶球差,设计了补偿系统对激光模块的球差进行了补偿,并对补偿前后的各阶像差进行了分析。在主振功放(MOPA)系统中使用球差补偿系统,工作电流110 A时,光束质量平方因子从9.2提高到6.4。实验结果表明球差补偿系统能消除激光模块的的三阶球差,而且不会引起其它像差的增大,提高了激光器光束质量。