为了提高半导体检测用深紫外激光器的检测效率，需要搭建高功率、高重频257 nm深紫外皮秒激光器实验平台。本文以光子晶体光纤放大器和腔外四倍频结构为基础，进行了257 nm深紫外激光器的实验研究。种子源采用中心波长为1030 nm、脉冲宽度为50 ps的光纤激光器，输出功率为20 mW，重复频率为19.8 MHz。通过两级掺镱双包层（65 μm/275 μm）光子晶体光纤棒放大结构，获得了1030 nm高功率基频光。利用二倍频晶体LBO、四倍频晶体BBO，采用腔外倍频方式获得了257 nm深紫外激光。种子源通过两级光子晶体光纤放大器输出的1030 nm基频光，输出功率为86 W，经过激光聚焦系统后，倍频得到二次谐波515 nm激光输出功率为47.5 W，四次谐波257 nm深紫外激光输出功率为5.2 W，四次谐波转换效率为6.05%。实验结果表明，该结构可获得高功率257 nm深紫外激光输出，为提高半导体检测用激光器的检测效率提供了新思路。

采用多级串联的主振荡放大技术，将SESAM锁模的种子光通过多级串联端泵Nd∶YVO₄晶体放大，产生平均功率为148.7 W、重复频率500 kHz~4 MHz、脉冲宽度8 ps的1 064 nm基频光，同时开展了LBO晶体高效率二倍频的研究。通过优化相位匹配，实现了平均功率为95 W的532 nm皮秒激光输出，光-光转换效率达65%，光束质量因子M_X²=1.27/M_Y²=1.42，6 h功率抖动均方根低于0.8%。该绿光皮秒激光系统具有平均功率高、转换效率高、光束质量好、稳定性高、重频可调等优点，可以被作为皮秒激光加工系统的光源，被应用于科学研究和工业加工领域。

面向天文观测等领域对高功率单频589 nm钠导星激光器的应用需求，通过金刚石拉曼谐振及腔内倍频技术结合1 018 nm掺镱光纤激光技术，实现了最高功率16.5 W的连续波单频589 nm钠导星激光器研制。建立外腔拉曼振荡及腔内倍频理论，详细分析谐振腔输出耦合率和倍频晶体相位匹配条件对输出激光功率的影响。激光光谱宽度为16 MHz，光束质量因子为1.05，光光转化效率为20%。

采用第一性原理的含时密度泛函理论方法，从理论上研究了在少周期飞秒脉冲辐照下的氩晶体中孤立阿秒脉冲产生的最优控制。系统地研究了相对于晶体的不同激光偏振方向对孤立阿秒脉冲产生的影响，研究表明相对于晶体的激光偏振方向是产生孤立阿秒脉冲的敏感控制参数。对于Ar晶体，在最佳激光偏振方向上产生的孤立阿秒脉冲强度最大，约为相同激光脉冲驱动下Ar原子的11倍。本文研究结果对于理解强驱动脉冲激光下晶体中的阿秒电子动力学也有重要的意义。