由于半导体激光泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)的饱和增益较大, 因此采用主振荡功率放大器(MOPA)结构对其进行定标放大是实现其高功率化的理想选择。基于端面泵浦DPAL-MOPA系统的微观动力学理论模型设计了铷蒸气DPAL的三级放大系统。另外, 分别对长度为3、5、7 cm的三种密闭蒸气池在不同温度条件下的增益特性做了详细的计算与分析, 最终确定预放大级的密闭蒸气池长度为3 cm, 一级主放大级的为5 cm, 二级主放大级的为7 cm。基于这种三级MOPA结构可把功率为50 mW的铷蒸气DPAL种子光放大至1 000 W量级。同时, 也评估了采用此设计方案时, 整个MOPA系统所产生的自发辐射功率和热功率。该研究对将来实现高功率DPAL提供了设计思路和理论依据。

Yb3+:KGd(WO4)2晶体具有增益带宽大、掺杂浓度高等突出特点, 是近年来引起广泛关注的可用于构建锁模飞秒和辐射平衡激光系统的激光介质。这里建立了基于准三能级系统的微观动力学理论模型, 并将其应用于端面泵浦Yb3+:KGd(WO4)2种子源和激光放大系统的理论分析中。首先从速率方程出发, 讨论了准三能级激光系统的种子源部分的物理特性, 指出种子源部分存在着最佳的晶体长度和输出耦合镜反射率。由于Yb3+:KGd(WO4)2晶体材料的热传导率很低, 研究中拟采用主控振荡功率放大结构以实现30 W量级的激光输出, 并在此基础上探讨了主控振荡功率放大器部分的输出物理特性。研究结果对将来构建实用化的Yb3+:KGd(WO4)2激光系统有着重要的理论指导意义。

Yb3+:KGd(WO4)2激光器是近年来得到广泛关注的新型固体激光光源，具有吸收和发射截面大、荧光谱线宽、激光阈值低等突出特点。对此三能级激光系统进行微观动力学理论分析，在探讨了不同的晶体切割方向、抽运光偏振方向和激光偏振方向的吸收和发射特性的基础上研究了Yb3+:KGd(WO4)2激光器输出特性随晶体长度和输出耦合镜反射率的变化规律，得到了Yb3+:KGd(WO4)2激光器的最佳构成条件，即：晶体切割方向平行于g轴，抽运光偏振方向平行于m轴，激光偏振方向平行于p轴。

半导体激光器抽运碱金属激光器（DPAL）是近年来发展迅速的新型激光光源。DPAL的主振荡功率放大（MOPA）系统是实现DPAL高功率化的最理想工程手段之一。相对于传统激光器，DPAL的吸收和发射线宽非常窄，因此种子光的线宽是影响DPAL-MOPA输出特性的重要参数之一。建立端面抽运DPAL-MOPA系统的微观动力学理论模型，在计算步骤中考虑了种子光线宽与发射截面的波谱分布，详细计算和分析了种子光线宽对DPAL-MOPA系统的输出功率、输出线宽、提取效率、增益系数和抽运吸收等特性的影响，有助于将来定标放大高功率DPAL系统的构建。

利用Yb³⁺∶KGd(WO₄)₂晶体的热膨胀系数各向异性和折射率温度梯度为负值的特点，就可能找到被光抽运时热透镜效应为零的特定方向，此方向即为“无热透镜方向”。鉴于前人的理论计算中存在着一些缺陷，利用最小二乘法和二阶张量旋转法，精确计算了Yb³⁺∶KGd(WO₄)₂晶体的热膨胀张量以及在不同偏振状态下的无热透镜方向：m偏振时，在p-g 平面内与p 轴成±46.3°的方向；p 偏振时，在m-g 平面内与m 轴顺时针成24.9°以及与m 轴逆时针成81.2°的方向；g 偏振时不存在无热透镜方向。将之与前人的计算结果进行了比较，指出了其理论模型中存在的缺陷。计算了p 偏振时在m-g 平面内与m 轴顺时针成17°的方向上传播以及m 偏振时b 方向传播的单位光程变化值，并与前人已发表的理论与实验结果做了对比分析，证实了所建理论体系的有效性。

简要概述了半导体激光器抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)的研究背景与独特优势，介绍了DPAL 主振荡功率放大器(MOPA)在国内外的发展现状。构建了基于碱金属原子三能级受激吸收-受激辐射理论的端面抽运DPALMOPA系统的速率方程模型并进行了系统的理论计算，分析了DPAL-MOPA 的输出功率和提取效率随蒸气池温度、蒸气池长度、抽运功率和抽运光束的束腰半径的变化特性。与已发表的实验结果对比后发现，理论计算结果和实验数据十分吻合，验证了该理论模型的有效性。该研究对构建定标放大的DPAL系统具有理论指导意义。

采用脉冲泵浦方案，研制出了基于增益调制技术的全光纤结构高重频脉冲激光器。采用电路直接调制的激光二极管作为泵浦源，双包层光纤作为增益介质，构造了光纤光栅选模的线形腔结构。实验中通过调整泵浦光脉冲宽度和光纤激光器谐振腔长度，得到了稳定的高重频脉冲。在100 kHz重复频率下，采用21 W的峰值泵浦功率和2.5 μs的泵浦脉冲宽度，获得了1.06 μm波长，脉冲宽度247 ns的稳定脉冲激光输出。脉冲峰值功率一致性好，平均功率长期功率稳定性为2%。观察并分析了由于纵模拍频在脉冲包络上产生的次脉冲特性。通过一级放大实现89.6 W输出。

结合激光微观动力学和热传学,充分考虑到发射激光时的各能级粒子数和热力学分布特性,建立了用于分析二极管抽运铷金属蒸气激光物理特性和增益腔内的温度分布模型,得到了抽运功率和激光输出、光-光转换效率及各物理参数之间的关系,分析了有效提高抽运能量吸收的具体措施,揭示了2P3/2和2P1/2两个精细能级之间的集居数弛豫对半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)物理特性的影响。结果表明: 在设计不同用途DPAL时,必须要综合考虑各种因素,以确定相应的最佳结构参数。

为了分析CTH∶YAG激光器在受激跃迁时的温度特性，从速率方程中腔内光子数密度出发，考虑CTH∶YAG的准三能级特性以及Tm-Ho准热平衡体系的影响，定义了相对振荡效能参量。采用数值模拟的方法，分析了相对振荡效能的温度特性，得到了其温度变化曲线。结果表明，CTH∶YAG的相对振荡效能是温度的非线性减函数，且存在截止温度使腔内振荡无法产生；截止温度与Tm-Ho准热平衡体系的储能成正比，相对振荡效能也随Tm-Ho准热平衡体系的储能的增大而增大。这一结果为CTH∶YAG激光器受激跃迁的温度特性提供了理论依据，对改善其工作特性和优化输出结果具有指导性意义。

报道了采用复合腔技术研究Nd∶YAG
激光抽运LiNbO3 晶体光参量振荡器(OPO)的实验研究结果.得到OPO输出单脉冲平均能量56.4mJ,闲频光(3097nm)脉冲平均能量
22.8mJ, 脉宽8ns,抽运光转换成参量光输出效率46%(重频1Hz～10Hz).测得角度调谐的波长范围是:信频光1479nm～1621nm,闲频光3097nm～3793nm.