为解决金属材料在激光辐照过程中因时变能量沉积所致的热响应问题，构建了由多层氧化膜生长模型、吸收基底表面多层吸收膜模型和热传导方程组成的能量沉积-热响应时变耦合模型。多层氧化膜包括Fe2O3、Fe3O4和FeO等三层，Fe2O3和Fe3O4氧化膜初期以线性规律生长，后期以抛物线规律生长，其中Fe3O4氧化膜在250 ℃以上开始生长；FeO氧化膜在570 ℃后以抛物线规律生长。利用吸收基底表面多层吸收膜模型计算了不同厚度多层氧化膜的反射率；利用热传导方程计算样品温度，联立求解了激光辐照过程中样品温度和反射率的变化历程。最后，建立了积分球反射率测量装置，在线测量了不同功率1.06 μm连续激光辐照过程中45#钢的反射率和温度，实验结果与数值模拟结果吻合较好。

提出了基于全光纤光反馈环形腔结构的多路光纤激光相干合成方案，实现了多路激光的被动相干合成。全光纤结构避免了传统孔径拼接输出结构的旁斑能量耗散问题，保证了合成光束的光束质量。开展了实验研究，实现了4路光纤激光的相干锁相输出，获得时域、空域特性均十分稳定的合成光束，合成效率为96.1%，取得较好的合成效果。

提出了基于功率合束器的多路光纤激光自组织被动相干合成结构, 研究了多模状态下泵浦功率、合成路数对激光合成效率和光束质量的影响, 并对2, 3, 4路激光合成进行了实验研究, 合成效率大于90%。实验结果表明：激光中心主瓣所占能量比随着泵浦功率的增加而增大, 随激光合成路数增多而增大; 在相同的输出功率下, 单路激光的主瓣所占能量比比合成激光主瓣所占能量比要高; 降低输出光栅反射率, 激光输出能量增强, 但合成效率有所降低; 增加功率和增加路数可以增加中心亮斑的能量比, 但增加幅度变低。

基于声光调Q技术的纳秒脉冲光纤激光超连续谱光源系统为全光纤结构，使用普通的传能光纤作为超连续谱的产生介质，通过改变泵浦功率和调制频率，可获得不同的超连续谱输出。实验结果表明：泵浦功率越大，调制频率越低，传能光纤越长，光谱展宽越宽。当传能光纤为200 m、调制频率为1 kHz、占空比为1.0%、泵浦功率为4.68 W时，获得谱线宽度超过700 nm的超连续谱输出。该系统可作为超连续谱光源的一种参考方案。

激光中继镜技术是一项备受各方瞩目的新型系统作战概念。光束在上行链路传输过程中，接收望远镜的截断和次镜的阻挡导致了严重的能量损耗，降低了中继镜系统的性能。涡旋光源和相位优化是提升激光中继镜系统上行链路能量效率的有效方法之一。以光源口径为1.2 m，上行传输距离为30 km，上行接收望远镜外径为1.2 m，内径为0.24 m的中继镜系统为原型，搭建了相同菲涅耳数的中继镜系统光束上行传输缩比实验装置，通过液晶空间光调制器反射调制NdYVO4光源的方法产生涡旋光源，并由随机并行梯度下降算法优化涡旋光源相位分布，开展了中继镜系统上行链路光束传输缩比实验研究。实验结果表明，通过采用涡旋光源和相位优化，中继镜系统上行链路能量效率得到了显著提高，由71.89％提升至91.59％。

报道了基于声光调Q的高峰值功率全光纤脉冲激光器，通过改变驱动信号，可获得不同特性的脉冲激光输出。当重复频率为10 kHz时，脉冲宽度在3~900 ns可调。在脉冲宽度为65 ns时，获得1.24 W的平均功率输出，单脉冲能量0.13 mJ，峰值功率2 kW。当重复频率为100 Hz时，可获得脉冲宽度为86 ns、平均功率84 mW的输出，单脉冲能量0.84 mJ，峰值功率10 kW。该激光器结构简单，可以通过调制方便地改变激光参数，可作为进一步放大、压缩脉冲和提高重复频率的种子源。

设计并搭建了化学激光器1/4环柱型增益发生器的实验系统。按设计流量进行了出光实验，功率计探测到的出光功率在60 W左右。测量了燃烧室温度及压力，与Alpha激光器HL911-3实验数据类似，燃烧室温度及压力曲线都存在一个爬升阶段。环柱型增益发生器沿角向扩张的特点使得光腔区压力很低，仅为0.5 kPa左右。为验证环柱状增益区的有效形成，对3对取光孔分别进行了出光实验，结果表明每对取光孔都有功率输出，证明设计的增益发生器运行正常。

参考传热学相关理论，估算燃烧室的传热损耗分数及相应的平衡温度，确定了主喷管的入口参数设置。在此基础上，对环形HYLTE喷管的耦合段及光腔区流场进行3维的数值模拟，给出了F原子质量分数、静温、静压的空间分布，得到了光腔区各支谱线的小信号增益系数变化曲线。将计算结果与实验结果进行比对，光谱测量结果及移动光轴实验证实了计算模型的合理性。

在环柱型增益发生器实验系统燃烧室的设计中，将主稀释剂He从两个不同的区域注入燃烧室，其中一部分与D2预混以后通过D2喷注孔注入，另一部分通过主喷管叶片后端的后向喷注孔注入。讨论了不同区域的主稀释剂流量的变化对激光器特性的影响。实验结果表明：后He流量改变时，激光器的功率变化及点火稳定性等明显优于前He流量改变的情况。若要增加主稀释剂比例，应优先考虑调整后He。