248 nm的KrF准分子激光器在光刻、科研等领域有重要的应用。研制了一台用于刻写光纤布拉格光栅的准分子激光器，设计并完善激光器的机械结构，分析了激光器的均匀放电、预电离等关键技术。通过研究充电电压、工作气体配比和总的工作气体压力对输出激光能量和效率的影响，优化激光器的性能；并对光斑均匀性、光束发散角和能量稳定性进行了测试和计算。该准分子激光器的重复频率为1～50 Hz，最高输出效率达2.0%，单脉冲输出能量最高达360 mJ，当工作电压不低于24 kV时，激光输出能量不稳定度小于1.8%。用该激光器作为光源采用静态相位掩模法在光纤内刻写布拉格光栅，并对刻写结果进行分析和讨论。

全息波导显示系统中输出光栅的衍射效率、位置和长度对整个显示系统的光强输出均匀性及能量利用率有重要的影响.通常输出光强均匀性由输出光栅的衍射效率决定, 能量利用率受多重光栅的位置和长度影响.本文以中心视场光束的输出光强均匀为目的, 对相应输出光栅衍射效率的位置分布进行优化与曲线拟合, 得到输出光栅衍射效率随输出位置连续递增的分布曲线, 并应用到所有视场光束.计算结果表明, 相比于传统阶梯状衍射效率分布输出光栅, 全息波导显示系统中采用具有连续衍射效率分布输出光栅时的光强输出均匀性得到明显提升.针对部分衍射光束未能进入出瞳的现象, 提出错位优化法, 按照出瞳大小和使用距离优化各重输出光栅的位置和尺寸, 减小了光栅的无效衍射区域, 提高了出瞳范围内的能量利用率.

设计了一台层叠Blumlein线型脉冲功率源。该脉冲源以平板型Blumlein线为储能器件, 使用4个GaAs光导开关作为脉冲形成开关, 通过4级Blumlein线层叠结构以获得更高输出电压。分别使用10 mm及3 mm间隙光导开关进行实验, 比较了PSpice电路仿真与实验结果。实验测试显示, 10 mm开关充电23.5 kV时上升沿较大, 可能的原因是偏置电场较低时开关导通时间较长。测试了不同工作电压下功率源的输出电压, 结果显示: 在10 mm间隙开关条件下, 充电23.5 kV时, 负载上得到了53 kV的高压脉冲输出; 3 mm开关充电13.9 kV时输出电压39.4 kV, 输出效率70%。实验结果表明, 随着工作场强的提高, 电压输出效率呈现先下降后上升最终趋于饱和的趋势。

根据同轴相对论返波管的特点建立了物理模型, 采用时域有限差分法研究了同轴相对论返波管中波束作用过程。研究表明:同轴相对论返波管中波束作用的输出效率与两端反射系数密切相关, 而且其内部场分布特点对于提高输出效率非常有利。经过优化设计, 利用 500 keV, 4.0 kA 电子束流, 微波起振时间为7 ns, 输出效率大于38%, 与以往数值模拟和实验结果符合较好。根据计算结果进一步分析得到, 与空心相对论返波管相比, 同轴相对论返波管中空间电荷效应的影响较小。

248 nm放电抽运KrF准分子激光器在微电子学和医学等领域有重要的应用价值。在大多数应用中，激光器的最大输出效率和能量都是十分重要的参数。为了提高激光器输出效率和能量，实现KrF准分子激光器的稳定放电，采用新型开关电源和结构紧凑的张氏电极，并通过优化储能/放电电容比例和工作气体配比等方法，研制出了一台小型高效率放电抽运KrF准分子激光器。研究了开关电源对充放电特性的影响，以及气体配比对激光输出效率和能量的影响。该激光器的各项参数相比以往的产品有了较大改善，可重复频率为1~80 Hz，输出效率最高达2.5%，最大单脉冲输出能量380 mJ；当工作电压高于25 kV时，激光输出能量不稳定度约为1.8%。

从激光晶体能级结构出发,利用速率方程,分析了Nd:YAG激光系统的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)和激发态吸收(Excited State Absorption,ESA)对激光输出的影响.介绍了输出耦合及抽运和热效应对1 444 nm激光输出的影响.在反射率为0.80～0.95之间,输出耦合对输出效率影响不明显.