研究了高重复频率的谐波自锁模Nd∶YVO₄激光器。理论证明了当增益介质与谐振腔的光学长度的比值接近最简分数时，激光器的纵模模式间距可以被修改为增益介质自由光谱范围的整数倍，并对应谐波锁模脉冲输出。开展了相关实验，结果表明，当泵浦功率为6.57 W，增益介质和谐振腔的光学长度分别为11.0 mm和25.8 mm时，对应最简分数为3/7，获得了3倍增益介质自由光谱范围的模式间距纵模分布，对应谐波锁模脉冲的重复频率为40.92 GHz，平均输出功率为790.7 mW。实验还发现，当固定增益介质的光学长度时，获得的谐波锁模脉冲输出对应的谐振腔腔长存在锁定范围，进一步验证了谐振腔腔长锁定范围与增益介质的光学长度成正比。

为了解决静态目标高重复频率远距离激光相干测距过程中出现的多盲距点和距离模糊问题，对激光测距发射波形、本振波形以及解算方法进行研究。对发射波形和本振波形进行不同斜率的线性调制，将最远可测目标信息调制到本振光端，探测器对回波相干信号进行探测，采集卡进行数据采集。采用高精度的脉冲压缩数据处理方法得到匹配滤波结果，并进行距离解算分析。仿真和实验结果表明，该测距方案可以有效解决因高重复频率产生的距离模糊问题，同时避免因脉冲发射时刻光泄漏带来的多点盲距问题。在64μs重复周期、2μs脉宽发射信号和512μs重复周期连续调频本振光条件下，实现模拟29.0525 km目标（延时光纤58.105 km）的探测。该方案可满足高重复频率远距离脉冲激光相干测距无模糊、无间断的测量要求。

本文报道了一种可满足室外应用的具有重复频率锁定功能的皮秒脉冲光纤激光器。通过选用Figure-9光纤激光器结构，并通过优化腔结构来调控非线性，确保了激光器的快速锁模自启动功能；采用低导热材料绝热封装创建“恒温”微环境，松弛了室外环境下锁定重复频率对PZT频率调谐执行器件调谐量的要求。以此为基础，设计并研制了质量仅为3 kg的10 MHz、20 ps锁模光纤激光器样机。在室温、极端温度（-40 ℃或50 ℃）和振动（加速度为1.5g）环境下，该激光器样机都能保持快速锁模自启动和重复频率锁定功能；在室外环境下，该激光器样机的重复频率锁定功能可抵御夏季高温环境下的10 ℃温度波动。

激光冲击成形是利用激光冲击波和凹模的限制作用实现膜材微纳结构制备的有效方法, 近20年来得到学术界的广泛关注。目前广泛使用的激光冲击成形工艺中, 激光光斑跨越数个微结构特征并且所使用的激光重复频率小于1000 Hz, 这一方面使激光束所覆盖的各个结构受到的冲击波作用不均匀, 另一方面低重复频率激光限制了激光冲击成形速度。为此, 提出高脉冲重复频率小光斑激光扫描冲击渐进成形工艺用于微结构成形制造。采用脉冲重复频率为40 kHz、光斑直径为50 μm的高脉冲重复频率小光斑激光冲击成形宽度为200 μm、长度为6 mm的微槽结构, 分析成形微结构的高度和微结构的截面形状随激光扫描范围的波动情况。结果表明, 在激光扫描范围变动的情况下, 成形微结构的高度较为稳定; 在微结构的起始阶段和终止阶段, 成形微结构的高度具有一定的过渡范围, 终止阶段的过渡长度远大于起始阶段的过渡长度; 所成形的微结构截面能够采用圆弧进行拟合。

为实现高重复频率、窄脉冲激光输出，研制了一台声光调Q射频波导CO₂激光器。首先，采用矩形波导耦合损耗理论分析了波导耦合效率与全反镜曲率半径、全反镜到波导口距离的关系，获得了波导耦合损耗较小时的优化参数。其次，研究了工作气压与激光输出的关系，以及脉冲拖尾长度与Q开关开启时间的关系。当工作气压为6.5 kPa，Q开关开启时间为0.6 μs时，获得了无拖尾脉冲波形，并分析了峰值功率、平均功率、脉宽等参数随重复频率的变化规律。设计的激光器可实现重复频率1 Hz~100 kHz可调。当Q开关开启时间为0.6 μs、重复频率为1 kHz时，获得的脉冲宽度为108.2 ns，峰值功率为2809.6 W；当重复频率为100 kHz时，脉宽为135.1 ns，峰值功率为257 W。当重复频率为70 kHz时，测得x和y方向上的光束质量因子分别为1.50和1.21。

实验搭建了重复频率可调的全保偏掺镱光纤激光器，可输出重复频率在5~20 MHz内可调的皮秒脉冲光。采用掺杂氧化镁的周期性极化铌酸锂（PPMgLN）晶体进行倍频研究，并对比了输出光谱、脉宽和温度相位匹配曲线，在20、10、5 MHz的重复频率下，最大转换效率分别为39.2%、35.3%、31.0%，输出功率分别为744、600、496 mW。测试了倍频光的稳定性，4 h内倍频光的相对抖动低至0.74%。该光源具有输出光束质量高、稳定性好等优点，为高效获得重复频率可调的绿色皮秒脉冲光提供了一种方案。