从Sellmeier 方程出发得到了BBO 晶体在1550 nm 波段具有波长不敏感的性质，因此BBO 晶体可用于掺铒光纤锁模激光器的宽带倍频。采用分布傅里叶方法对倍频耦合波方程进行了数值求解，得到了不同功率密度以及不同脉宽基频光的情况下倍频效率和转换带宽随晶体长度的变化关系，提出了晶体最佳长度的选择标准。与小信号近似的选择方法相比，该方法的适用范围更广，可用于不同功率密度情况下的晶体长度选择。

为了研究强激光烧蚀单晶硅的超快动力学过程, 采用超快时间分辨光学诊断技术, 对比研究了纳秒和飞秒脉冲激光烧蚀单晶硅样品表面的动态过程, 获得了冲击波、等离子体和物质喷发的产生与演化过程的时间分辨图像。对于纳秒激光, 当延迟时间为200ns~300ns时, 观察到物质喷发现象出现, 此时喷发物为气液混合物, 当延迟时间为1060ns时, 喷发物为小液滴;对于飞秒激光, 当延迟时间为1ns~2ns时, 观察到物质喷发现象出现, 喷发物为等离子体。结果表明, 在样品表面, 纳秒激光与飞秒激光烧蚀单晶硅的动态过程有显著的不同, 特别是物质喷发时间、喷发物的状态与尺寸;纳秒和飞秒激光辐照单晶硅表面引起的物质喷发都是不连续的, 在激光烧蚀单晶硅引起表面物质喷发的过程中, 不同的作用时间由不同的烧蚀机制主导。该结果对深入研究激光与单晶硅相互作用机制及激光刻蚀单晶硅等应用有一定帮助。

采用超快时间分辨的光学诊断技术,研究了NdYAG脉冲激光分别烧蚀熔石英样品后表面和体内的动态过程,获得了冲击波和等离子体演化过程的时间分辨图像。结果表明，在样品后表面,激光与材料作用产生了多个在体内传输的冲击波,冲击波传播到样品前表面时会发生反射;在样品体内,激光与材料作用产生了等离子通道,在激光焦点处和自聚焦处产生了较强的微爆点。实验还发现,冲击波在界面的反射波和反射剪切波强度与冲击波入射角有关,不同冲击波的传播速度不同。

基于球面波在弹性介质界面上的反射和折射特性的基本理论，采用超快时间分辨的光学诊断技术，研究了532 nm纳秒激光辐照熔石英元件表面产生的冲击波在空气和样品界面的传播特性，获得了冲击波在材料内部传输以及在空气与样品界面反射的时间分辨图像。结果表明: 激光脉冲与材料作用在前后表面产生了向体内传输的冲击波，且产生的冲击波在玻璃与空气界面处反射为两个波，即反射波和反射剪切波；反射波和反射剪切波的强度与入射冲击波的入射角有关。

采用超快时间分辨阴影成像技术研究了纳秒激光诱导损伤熔石英玻璃前后表面和体内的动力学过程，对比分析了前后表面和体内的损伤差异及损伤机制。在前表面，观察了空气和材料中的等离子体和冲击波的产生与发展过程；亚纳秒激光辐照下，前表面材料内观察到三个应力波，并观察到材料体内的损伤过程。在后表面，除观察到冲击波的产生与发展过程，还观察到表面物质的烧蚀去除与喷发过程。在材料内部，损伤由自聚焦和点缺陷吸收两种机制主导，而且点缺陷吸收诱导材料体内损伤有时间先后顺序。

针对串行译码转发（DF）中继传输方式，研究多跳自由空间光通信（FSO）系统的性能。在研究自由光通信信道衰落模型中，主要考虑大气强湍流引起的衰落以及由未对准偏差和路径损耗共同作用引起的接收机光强度的抖动，并把它们建成一个统计模型。在给定天气状况和未对准条件的情形下，推导串行DF中继传输的多跳FSO的端到端中断概率，得到了端到端中断概率的闭合解析表达式。最终数值结果表明，串行DF多跳传输是一种提高FSO性能的十分有前景的技术。推导的解析表达式和仿真结果吻合得很好。

利用基于Pump-probe系统的超快时间分辨阴影图的方法，研究了空气中飞秒激光烧蚀单晶硅的动力学过程。实验采用脉宽为50 fs、平均能量密度约35 J/cm2的单脉冲激光烧蚀单晶硅，获取飞秒激光烧蚀单晶硅过程中等离子体和冲击波的形成和发展过程的时间分辨阴影图。实验结果表明: 飞秒激光烧蚀单晶硅导致其表面物质喷发的过程是不连续的，分为明显的两次喷发过程。这表明飞秒激光与单晶硅作用的过程中，在不同的时间段可能由不同的机制主导，在前期可能是多光子电离为主，在后期可能是由多光子效应和雪崩效应共同作用。研究还发现，延迟时间较长时，冲击波形状发生畸变。

采用Nd:YAG纳秒脉冲激光对单晶硅在空气中进行辐照, 研究了表面微结构在不同能量密度和扫描速度下的演化情况。扫描电子显微镜测量表明, 激光在相对较低能量密度下辐照硅表面诱导出鱼鳞状波纹结构, 激光能量密度相对较大时, 诱导出絮状多孔的不规则微结构。光致荧光谱(PL)表明, 激光扫描区域在710 nm附近有荧光发射。用氢氟酸腐蚀掉样品表面的SiOx后, 荧光峰的强度显著降低, 说明SiOx在光致发光增强上起重要作用。能量色散X射线谱(EDS)表明氧元素的含量随激光能量密度的增大而增加。研究表明：纳秒激光的能量密度和扫描速度对微结构形成起着决定性作用, 改变了硅材料表面微结构尺寸, 增大了光吸收面积；氧元素在光致发光增强上起重要作用, 微构造硅和SiOx对光致荧光的发射都有贡献。

为了得到超宽带、大功率太赫兹波，提出了基于时域波形的超宽带太赫兹波空间功率合成的基本原理。利用标准数据进行了基于多路延迟和波形变换的空间功率合成数值模拟实验，得到了太赫兹波空间功率合成相关数据。结果表明，在超宽带太赫兹波空间功率合成物理实验中，飞秒激光辐射到各光导天线单元脉冲前沿可以存在一定的延迟；在光导天线优化设计和制备过程中，应特别注意减小太赫兹波上升沿的波形误差。

利用Nd:YAG激光器研究了纳秒激光诱导熔石英光学玻璃的初始损伤及损伤增长,对比研究了损伤程度和损伤形貌随激光波长、能量密度、脉冲数及位置的变化规律，并对损伤机制进行了分析和讨论。研究结果表明：初始损伤受损伤先驱的物理化学性质和激光参数的影响，而损伤增长规律与初始损伤程度、激光参数和位置有关；后表面的损伤随脉冲数的增加呈指数关系增长，前表面则呈线性关系；裂纹的产生及其在后续脉冲辐照下的发展是后表面损伤增长的主要原因，高温等离子体表面刻蚀是前表面损伤增长的主要原因。