实验研究了Nd∶GdVO4和Nd∶YVO4晶体发射截面谱的温度特性, 并根据发射截面谱与激光波长的对应关系, 进一步研究了温度对Nd∶GdVO4和Nd∶YVO4双频微片激光器输出光谱的影响。实验结果表明, 在所研究的温度范围内, 随着温度的升高, Nd∶GdVO4和Nd∶YVO4晶体发射截面谱的中心波长发生红移、峰值下降, 且均与温度呈准线性关系; 对应的双频微片激光器波长也随温度升高呈现线性红移, 但双频频差保持不变; 在晶体发射截面谱和激光波长的共同红移作用下, 双频激光分量的功率均衡度发生变化。

设计了一种10 m掺铥光纤级联于3 m大模场光子晶体光纤末端的结构，利用400 fs、1 550 nm脉冲光产生孤子自频移，在入射光功率相同的情况下，掺铥光纤末端的孤子频移量比大模场光纤末端多100~150 nm，平均多30%左右.孤子与泵浦光在掺铥光纤末端的输出光谱表明，残留泵浦光作用于Tm3+，在1.8~2.1 μm范围产生受激辐射，从而增强了拉曼效应，导致孤子自频移增强.实验结果揭示了一种增强孤子自频移效应的方法，对于了解孤子在光纤中频移特性和提高基于孤子自频移的可调谐光源的调谐范围等具有参考意义.

本文建立了基于电荷耦合器件(CCD)的大气侧向散射系数廓线反演装置。利用该装置,测量了33°到145°散射角范围内的大气侧向散射光强;通过将CCD收集的空间散射光投射到平面散射角上,实现了CCD像元与散射角的对应,最终实现大气侧向散射系数廓线反演。装置采用的连续激光器还很好地解决了反演大气侧向散射系数廓线的实时性问题。

实验研究了基于Nd:YVO4晶体的亚太赫兹(sub-THz)双频微片激光器(DFL)的热效应及其对输出激光信号频差的影响。在实验中, 通过改变DFL的温度, 实现了激光信号频差的调谐。实验结果表明, 在一定温度范围内, DFL的激光信号频差随激光器温度的升高呈线性增长, 以此可实现频差的温度调谐。

基于侧向散射激光雷达方程和Mie散射理论，建立了PM2.5浓度与侧向散射光强的关系模型，提出了一种基于电荷耦合器件（CCD）实时监测近地面PM2.5浓度的方法。设计了以波长532 nm激光器为光源、CCD为接收器的侧向散射激光雷达装置，利用该装置测量了散射角在15°～45°之间的侧向散射回波信号图，从回波信号图提取灰度值矩阵并分析其光强分布。与赛默飞世尔科技公司PM2.5监测仪(SHARP)提供的测量结果对比，拟合了PM2.5浓度与3个灰度等级光总能量的关系式，拟合度均在0.97以上。该装置具有操作便利、移动便捷、监测实时、成本较低的特点，在近地面比后向散射激光雷达具有更高的精度与实用性，有助于建立PM2.5污染物的分布和运动模型并绘制污染地图。

研究了双纵模双频微片激光器两模式之间的竞争效应，确定了在具有不同反射率输出镜的双频激光器腔内，模式之间的自饱和与交叉饱和系数的量值。在研究过程中，待定自饱和系数β与交叉饱和系数θ，建立双频微片激光器的耦合速率方程，仿真获得具有不同反射率输出镜的双频激光器输出相对功率并绘制其包络曲线。在实验中，通过改变激光器的腔参数获得双频激光的输出功率图谱，对比仿真得到的功率包络曲线来确定自饱和系数和交叉饱和系数。结果表明，当输出镜反射率分别为86%，81%，61%时，对应的自饱和系数分别约为0.68，0.66，0.52。即当双频激光腔输出镜反射率较小时，双纵模模式竞争较强；反之，模式竞争较弱。为获取较大频差双频激光输出，应采用反射率较高的输出镜。

根据米散射理论和激光传播方程，建立PM 2.5颗粒物浓度与后向散射光强的关系模型，并提出了基于电荷耦合器件(CCD)后向散射激光雷达的实时PM 2.5 颗粒物浓度的监测方法。设计了以532 nm 波长的激光器为光源、CCD 为接收器的后向散射激光雷达实验装置。根据获得的实时大气颗粒物后向散射图像，提取灰度值矩阵并分析了散射图像的光强分布；对比赛默飞世尔科技公司的PM 2.5监测仪(SHARP)的实验结果，拟合了PM 2.5颗粒物浓度与散射光强的5个关系式，拟合度均在0.95以上。这种成本较低、操作便利的实时PM 2.5颗粒物浓度监测装置的推广，有助于建立PM 2.5污染物的分布和运动模型并绘制污染地图，具有重要意义。