为了研究有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的传播特性,采用变分法推导出有限长激光脉冲在部分离化等离子体中的参量演化方程,分析了尾波场、相对论自聚焦和部分离化非线性极化强度的影响因素;通过分析焦斑半径和脉冲宽度满足的耦合方程,讨论了横向和纵向尾波场影响下的激光脉冲传播特性.结果表明,由于焦斑半径和脉冲宽度的耦合,激光脉冲在部分离化等离子体中传播必须满足一定条件;在部分离化等离子体中,考虑激光传播时脉冲宽度的变化是有必要的;对给定强度的激光脉冲,等离子体密度不变时,随着电离程度增大,尾波场会进一步增强激光脉冲的自聚焦,其中纵向尾波场比横向尾波场对激光脉冲的自聚焦作用更明显.这一结果对有限长激光脉冲电离诱导自注入及尾波场加速电子的方案具有理论指导意义.

采用变分法给出了强激光脉冲在部分离化等离子体中传播的参数演化方程，其中考虑了相对论自聚焦、有质动力激发尾波场以及部分离化非线性极化强度的影响。通过非线性动力学分析的方法，得到了强激光脉冲以恒定焦斑半径传播时的激光、等离子体参数匹配条件。研究表明: 在部分离化等离子体中，激光自聚焦随着电离程度的增大而增强; 有质动力激发的尾波场进一步增强激光脉冲的自聚焦; 相对于等离子体密度而言，激光强度对激光脉冲的自聚焦更有影响。

为了研究激光电磁场对真空中电子的作用，从洛伦兹方程出发，得出了电子运动轨迹，实现了激光场对电子的加速。继而由运动电子产生的流密度，得到了电子的辐射能量谱，分析了相对论电子的辐射特点。结果表明，高斯激光场对真空中电子有很好的加速效果，最大轴向速度可达0.9c。

设计了一种新的便于调谐且波长间隔可调的全光纤双折射滤波器。该滤波器由一个偏振分束器(PBS)、2段保偏光纤(PMFs)和4个二分之一波片(HWPs)连接而成。计算并分析了它的理论结果，发现在合理调节环中4个二分之一波片的情况下，该滤波器除了可以获得有很好的滤波光谱输出之外，还具有波长间隔可调的作用。这种滤波器在设计可灵活改变波长间隔的多波长光纤激光器及光纤系统等方面具有巨大的应用前景。

大气湍流引起的光强起伏会导致大气闪烁、光束漂移、到达角起伏和波前畸变等效应。多光束发射技术是克服激光大气传输中光强起伏的有效途径之一。以单光束、双光束、四光束以及八光束发射为例，通过计算峰值光强、环围功率半径以及像散参数等光束质量参数，得到单光束和多光束大气传输的光强起伏特性。结果表明: 随着光束数目的增加，峰值光强显著增大，环围功率半径逐渐缩小，像散参数也随之减小。说明多光束发射方法能有效地减弱湍流效应对大气激光传输的影响。

被动锁模光纤激光器以其结构简单和紧凑而倍受关注，是未来时分复用(OTDM)光通信系统、光传感和光探测等的理想光源。介绍了当前被动锁模光纤激光器的研究进展，分析了其工作原理、锁模方法、特点及关键技术，最后对其应用前景作了展望。

基于Collins公式,研究了空间相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干光通过球差透镜后在几何焦平面附近的光强分布情况.研究表明,通过改变部分相干光的光谱相干度,球差系数可以得到平顶光束和局域空心光束.球差系数决定了最佳聚焦点的位置.当球差系数为正时,最佳聚焦点随着球差系数的增大向远离透镜的方向运动,甚至超过几何焦点;当球差系数为负时,最佳聚焦点随着球差系数绝对值的增大向靠近透镜方向移动.另外,在正负球差绝对值相等时,光强分布以几何焦点相对称.

为了研究超短激光辐照下半导体表面的热效应，采用有限差分法对双温方程进行了数值模拟，研究了飞秒、皮秒激光作用下，半导体表面载流子和晶格的温度分布情况。结果表明，载流子与晶格的温度耦合时间和金属耦合时间大致相同，激光功率密度是影响载流子温升的主要因素，超短脉冲激光入射时能量主要被半导体表层载流子吸收，所得结论与实验结果较吻合。

为了研究脉冲激光烧蚀氧化锌靶材的整个过程，给出脉冲激光作用块状靶材的烧蚀模型。从包含热源项的导热方程出发，利用适当的动态边界条件，详细研究了靶材在熔融前的温度分布规律。结果表明，靶材熔融前，在固定位置，温度随时间推移而升高，且距离靶面越近，变化率越大。在同一时刻不同位置，温度随着热扩散距离增加而下降；并采用精确解与积分近似法相结合的方案，给出熔融后固液两相的温度分布与时间和位置的变化关系。液相的温度梯度随扩散距离增加而下降，在距烧蚀面0．5μm之内，温度梯度很大；在0．5μm后面的部分，温度变化就很缓慢；固相的温度变化较为复杂。

为了描述不同脉冲激光烧蚀金属表面作用过程，从双温模型出发，用有限元差分法对飞秒、皮秒和纳秒脉冲烧蚀金属表面的温度场进行了数值求解，将结果与不同的激光脉冲宽度内约化双温方程得到的解析解和简化方程进行了比较，并讨论了这些简化方程的适用范围和简化的合理性，还讨论了电子热流表达式与辐照激光光强的关系。计算结果表明，在不同脉冲宽度内的约化方程所得结果与双温模型数值求解符合得很好，证明了在飞秒领域，晶格温度可认为是常数，双温模型被简化为自由电子的温度变化方程；在皮秒激光领域，要用完整的双温方程描述；纳秒脉冲期间认为电子晶格温度相等，双温模型被简化为热传导方程。