研究了一种基于注入锁定技术的888 nm 半导体激光器(LD)泵浦的高功率单频可调谐1342 nm Nd:YVO₄激光器。采用最大输出功率20 mW分布式反馈单频半导体1342 nm激光器作为注入种子，利用lock-in (LI)技术，对LD端泵的Nd:YVO₄环形腔激光器进行种子注入，实现了单频可调谐激光输出。激光器最大平均输出功率为13.9 W，测量的线宽为41 MHz，调谐范围为1341.6774~1341.8025 nm。x轴和y轴的光束质量$ M^{2} $因子分别为$ M_x^2 $= 1.30和$ M_y^2 $= 1.23。实验结果表明：与先前文献报道的注入锁定1342 nm可调谐激光的结果相比，所需种子功率大幅减小，输出功率也有所提升。

高功率固体激光在先进制造、能源、信息、医疗及**等领域有广泛应用。激光陶瓷材料具有掺杂浓度均匀可控、抗激光热损伤能力强、易于制备大尺寸和复合结构等优点，被认为是高功率固体激光的重要增益材料。报道了本课题组近年来在高功率陶瓷板条激光方面的主要研究进展。采用中国科学院上海硅酸盐所制备的大尺寸Nd:YAG陶瓷板条，实现了平均功率4.35 kW的1064 nm脉冲激光输出，脉冲宽度为160 μs，重复频率为400 Hz。此外，采用中科院上海硅酸盐所制备的大尺寸Yb:YAG陶瓷板条，实现了平均功率9.8 kW的1030 nm脉冲激光输出，脉冲宽度为560 μs，重复频率为160 Hz，光光转换效率为60%。这些研究表明，激光陶瓷材料具备实现高功率、高光束质量与高效率激光的潜力。

报道了一种结构紧凑、高效率、高功率的2 μm棒状Tm∶YAG激光器。通过优化设计三向激光二极管（LD）侧面泵浦激光模块，提高了晶体棒内泵浦光的功率密度。激光谐振腔采用平平腔结构，包含单个激光模块，几何腔长为88 mm，整台激光器结构简单、紧凑且体积小。激光模块通过一个水冷机进行冷却，在冷却温度为12 ℃条件下，获得了最高功率为119 W、波长为2.02 μm的激光输出，光?光转换效率为19.6%，斜率效率达32.7%。该激光器可在最大输出功率下连续稳定运转2 h，功率波动小于1％，晶体端面及光学元件表面不结霜。实验测得x和y方向的光束质量因子分别为21.01和21.68。这种紧凑、可靠、高效的百瓦级2 μm激光器对于医疗和科学研究等应用具有重要意义。

金刚石具有高热导率、宽光谱透过范围、大拉曼增益系数和大拉曼频移等优点，已成为拓展波长范围、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质。利用第一性原理对金刚石晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了计算，系统分析了结构特征、频谱、能带间隙及电子分布特性。在此基础上，考虑了金刚石的电子运动态以及电场方向对金刚石能带间隙的影响，发现金刚石在<1 0 0>晶向最易受电场影响，在<1 1 1>晶向最稳定。给出了金刚石晶体的全部本征振动模式和相应频率，分析结果表明泵浦光沿着<1 1 0>晶向入射、并沿着<1 1 1>晶向偏振时拉曼增益最大。同时讨论了光谱区域内多声子吸收机理，为金刚石拉曼激光效率提升以及波长拓展提供了理论依据。

光学元件中的杂质和缺陷会引起其激光损伤阈值的大幅降低，现阶段这一问题已成为激光装置向高功率、高能量方向发展的“瓶颈”，亟待解决。在对光学元件激光损伤的研究中发现，用低于光学元件损伤阈值的激光对元件表面进行预处理，可以有效提高光学元件的抗激光损伤能力。对激光预处理技术的提出背景、定性作用机理、定量理论模型及国内外技术应用现状进行了概述。并且介绍了一种可在薄膜制备过程中进行原位实时激光预处理的新型薄膜制备技术。最后指出，激光预处理技术作为一种无污染，可有效改善光学薄膜、光学玻璃、光学晶体元件损伤阈值的最有效方法之一，其作用机理、实用化、仪器化还有待进一步发展。

研究了脉冲光束的偏振和时序非相干合成技术，通过偏振合束器将两路50 W级500 Hz的589 nm钠信标激光在空间上合为一束光线，成功突破了100 W级μs脉冲全固态钠信标激光输出；利用脉冲激光同步延时器控制两路激光脉冲的时序，使其按先后顺序合成一束脉冲激光，重复频率提升到1 kHz。合束后的激光光束质量M²约为1.41，与单光束的光束质量基本保持一致，光斑抖动性约为40 μrad，可满足激光钠导引星自适应光学系统的应用需求。与传统的相干合成方法相比，该偏振和时序非相干合成方案具有结构简单、稳定、效率高的优点，且整个系统无需复杂的相位控制机制，为脉冲激光功率扩展提供了新途径。基于上述技术基础，结合自主提出的精密偏振分光专利技术，在丽江天文台通过一台发射望远镜将四束25 W/束的µs脉冲黄激光发射到钠层，成功产生了四颗钠导引星，这一结果将有助于推动大型地基光学望远镜中多层共轭自适应光学技术的发展。

激光钠导引星被称为人造恒星，用于探测和校正光波经大气湍流引起的波前畸变，大幅度提高自适应光学望远镜的成像质量。采用单颗钠导引星探测的有效视场范围有限，通过多束黄激光分别激发大气电离层钠原子产生多颗钠导引星，能在较大视场内获得更清晰的目标成像，在精密天文观测、空间目标探测等领域具有重要应用。文中重点介绍了微秒脉冲激光钠导引星星群的产生，基于100 W级微秒脉冲激光，采用小角度精密偏振分光/并束调控的专利技术，在丽江天文台通过一台发射望远镜将四束20 W/束、重复频率kHz、脉冲宽度百微秒的钠激光发射到天空，在40"观测视场内生成四颗导引星，星群构型可调控，如线形、平行四边形、菱形和正方形等，每颗钠导引星亮度约为V波段8等星，光斑大小约3.25"。利用脉冲同步控制技术，钠导引星回波信号可以避免瑞利散射光的干扰，从而获得更高的空间分辨率。这为大口径天文望远镜多层共轭校正系统的研制提供技术参考。