利用环形艾里振幅调制部分相干光（PCB），解决PCB的光束扩散问题，并研究了艾里函数尺度因子、截断孔径和相干长度对光束自聚焦距离和聚焦强度的影响，以及部分相干环形艾里光束在湍流环境中的闪烁指数。研究结果表明：通过调制环形艾里振幅可以控制PCB的聚焦距离，并在保留PCB对抗湍流影响、减轻光强闪烁的同时减少光束发散，聚焦点处光强闪烁较原本PCB得到进一步降低。

提出了一种千瓦级半导体激光器叠阵中单巴条的激光功率和光谱参量的集成测试技术。利用自主研发的光阑将激光器叠阵中任意单巴条的光束与其他巴条的光束分离，并利用积分球对分离出的单巴条光束的功率和光谱参量进行集成测试，再与整个激光器叠阵的功率和光谱参量的集成测试结果进行比对。实验结果表明：利用自主研发的光阑实现了将1 kW激光器叠阵中任意单巴条光束与其他巴条光束的分离，光阑对单巴条光束的透过率为98%；结合积分球集成测试系统实现了激光器叠阵中所有巴条的单独测试，解决了激光器叠阵中单巴条测试需要拆封的传统问题。此外该系统实现了对整个激光器叠阵的快速扫描测试，可直观反映激光器叠阵中每个巴条的情况。

相比于普通光源，高斯光束具有很好的方向性，而且应用范围十分广泛，采用COMSOL多物理场仿真软件对以布儒斯特角入射的高斯光束的传输特性进行研究。仿真结果表明，s偏振情况下，折射光束为高斯光束，反射光束的方向与折射光束互相垂直；p偏振情况下，折射光束为高斯光束，反射光束不存在，但反射界面的电场模量出现中心强度显著抑制的双瓣剖面，而且出现很弱的双峰反射；在不同的折射率下，折射介质的折射率越大，折射光束的强度集中范围越窄，折射光束的能量越来越低，折射光束与入射光束的电场模量差越小。

硬脆和复杂结构材料上的微孔加工是超快激光的主要应用之一。超快激光微孔加工的质量和加工效率受单脉冲能量、频率、脉宽、偏振等光束特性以及加工方式、被加工材料、辅助方式等多个因素的综合影响。不同的工艺参数组合将导致不同的孔圆度、孔锥度、加工缺陷以及侧壁和孔边缘的表面质量,对工艺参数进行研究是超快激光微孔加工的核心问题之一。本文从光束特性、加工及辅助方式、材料特性等方面综述了目前超快激光微孔加工工艺的研究进展,总结并对比了不同研究中对同一工艺参数的研究结果。最后,提出了目前研究存在的不足并展望了今后提升效率和加工质量的方向。

孔径光阑耦合技术是大功率光泵气体太赫兹激光器的一种常用谐振腔设计方法。在不考虑波导对腔内模式形成的影响下, 采用传输矩阵的特征向量法, 针对孔径光阑耦合太赫兹谐振腔的腔内本征模式以及输出光束特性进行了数值模拟, 得到了该种谐振腔在不同g参数下损耗最低的几种本征模式及其相应的衍射损耗; 采用衍射积分与矩阵光学结合的方法计算了孔径光阑输出太赫兹激光的光束特性, 得到不同本征模式的远场衍射光斑及发散角。研究工作为孔径光阑耦合的气体太赫兹激光器设计提供了理论参考。

随着水下光通信、传感和激光雷达等领域的快速发展, 深入研究海洋湍流对光束传输特性的影响具有重要的意义。采用数值模拟方法研究了慧差光束通过海洋湍流的传输特性。研究结果表明海洋湍流会导致光束慧形分布消失; 慧差光束的质心位置与最大光强位置不重合; 相比于以最大光强位置为中心、以光束质心位置为中心时计算得到的束宽要小, 但其受海洋湍流影响更大; 以能量Strehl比作为评价参数时, 慧差越严重, 则光束能量集中度受海洋湍流影响越小; 以β参数作为评价参数时, 当慧差系数取某特定值时, 光束能量集中度受海洋湍流的影响最大, 在实际应用中应该避免这种情况。能量Strehl比与β参数的物理含义不同, 分别表示按照给定桶半径内所含能量定义的能量集中度(能量Strehl比)与给定桶中功率百分比定义的能量集中度(β参数), 两者受海洋湍流的影响是不同的, 这在实际应用中应当特别注意。

相干光探测中，信号光和参考光光斑匹配以及光束特性直接影响探测效率。应用Matlab软件对高斯光斑与平顶光斑的光强分布分别进行仿真，给出两种光斑的数学特征；以声光偏转效应的相干光探测为基础，建立高斯光斑与矩形光斑叠加模型，分析了光斑大小匹配、光轴平移对相干光探测效率的影响。研究结果表明，在保证两束光的准直性及总能量相等的情况下，矩形光斑的能量密度为高斯光斑中心位置的0.8倍时，可获得最佳重叠效率79.6%；非准直状态下信号光与本振光在光敏面的探测效率将会降低，但高斯与矩形混频时在偏离光轴±0.5 mm内变化较平缓。

为了对四边形激光陀螺进行更为深入的研究, 了解其光束特性, 运用传输矩阵, 得到了四边形激光陀螺的稳定条件, 并对四边形激光陀螺内部的高斯光束特性进行了数值计算,得到腔内实际上存在两条高斯光束, 它们在两个球面镜处结合在一起。结果表明, 球面镜的曲率半径越大, 高斯光束的光斑半径越大, 光束就越平直, 越便于信号的读出。

利用傅里叶光学方法, 获得了相干合束远场光强的解析表达式, 讨论了相位、振幅和发光单元数目等光学参数对远场光束质量的影响。研究结果表明: 随着参与合束的发光单元数目的增加, 尖峰变锐；同相模的光能集中在更小的立体角内, 使得相干合束的亮度增加；异相模的光束能量较为分散, 其峰值光强有所降低；随着振幅比β的减少, 相干合束远场光强的峰值相对变化率增加, 远场光强分布出现了本底现象, 远场干涉条纹对比度降低。

利用傅里叶光学方法，获得了相干合束远场光强的解析表达式，数值模拟和实验研究了一维锁相二极管激光阵列的相干合束远场特性。研究表明：随着参与合束的发光单元数目的增加，尖峰变锐；同相模的光能集中在更小的立体角内，使得相干合束的亮度增加；异相模的光束能量较为分散，其峰值光强有所降低。系统抖动引起远场峰值光强的降低，破坏了远场的对称性和光束质量。相干合束发光单元数目越多，系统抖动对远场的影响便可以忽略。