基于双光子荧光法测量原理，实验研究空气中飞秒激光成丝区域内飞秒脉冲的时域特性。实验结果证明，该测量技术可以同时对成丝区域内飞秒脉冲的宽度、啁啾率以及光束半径进行测量，在空气中飞秒激光成丝的动态过程的研究中具有应用价值。

机抖激光陀螺内在的温度特性对陀螺各方面带来的影响，制约了陀螺性能的进一步提高。为提高陀螺性能，研究了陀螺零偏的温度补偿方法。利用单温度点比较不同温度补偿模型对陀螺零偏的补偿效果，建立了零偏的温度补偿模型；研究了机抖激光陀螺零偏和多温度点的关系，根据测温点对补偿效果的影响大小，适当精简模型中两个测温点的温度数据，可将其作为冗余备用；设计了分段数据实验，验证了该模型的实用性。结果表明，多温度点补偿效果优于单温度点的补偿效果；模型简化大大减小计算量，并能满足补偿要求；利用精简后的模型补偿陀螺零偏，相比补偿前精度提高了1.6倍以上，且补偿后零偏稳定性均为10-3(°) /h量级。

输出能量的稳定性是超短脉冲激光装置的一个重要指标。为提升SILEX-I超短脉冲激光装置放大前级的能量稳定性，通过实验测量了放大前级的再生放大器和预放大器及其抽运光的能量稳定性，发现抽运光的能量波动对再生放大器的能量稳定性影响较大，是放大前级输出能量波动的主要来源。为解决这一问题，采用Frantz-Nodvik方程和统计方法对抽运光波动造成的主激光波动进行了理论分析和数值模拟。分析了多种稳定性提升措施，如导出延后、饱和放大和多束抽运光抽运等。采用稳幅器件有效地提高了输出能量的稳定性，放大前级的输出能量波动的均方根值从4%左右降到1%以下。

激光操纵原子技术之一的激光会聚原子沉积可以利用原子沟道化效应得到高质量的纳米级沉积结构。推导出在高斯函数二级近似下原子运动方程的解析解，通过计算模拟和比较分析，表明原子沟道化在激光会聚原子沉积中具有诸多优点。这些优点证明原子沟道化效应是激光会聚原子沉积技术的补充。

采用瑞利近似方法，数值模拟了纳米尺度的电介质粒子在一维艾里(Airy)光束作用下的光学散射力、梯度力，分析了小球所受的光学散射力和梯度力与小球半径、折射率的关系。同时，还数值模拟了小球在艾里光束中的运动轨迹，讨论了小球半径、折射率以及环境粘滞系数对小球轨迹的影响。结果表明光学散射力和梯度力随着小球半径和折射率的增大而增大。小球在光学梯度力的作用下，被牵引到光强极大值处，沿着抛物线做振荡运动，并最终收敛于抛物线型结构。小球的半径、折射率越小，以及环境的粘滞系数越大，小球轨迹的振荡越弱，收敛速度越快。

提出并验证了一种基于数字化带宽增强激光混沌信号的高速随机源。为消除光反馈半导体混沌激光信号中存在的弱周期性，将光反馈混沌半导体激光注入另一激光器产生的带宽增强混沌激光信号。用8 bit高速模数转换器对输出的增强带宽混沌激光信号进行采集，实现每个采样点产生多个随机位。为去除所提取原始随机位存在的偏差和提高随机位的产生效率，提出采用基于现场可编程逻辑阵列的安全哈希算法-256来提取随机位。采用4路并行处理技术获得了2.94 Gbit/s 的在线随机数产生速率，每个采样点可平均产生4.65 个随机比特位。所获的随机数通过了随机性测试程序ENT和STS中所有测试项。

窄带钠层荧光激光雷达可以获得80~110 km钠层风场和温度，是高空大气探测的发展趋势。报道了最新研制成功的国内首台全光纤、全固态窄带钠层荧光激光雷达系统，包括全固态激光雷达整机方案、系统采用关键技术及钠层初步探测结果。该系统已经初步实现北京上空钠层温度和钠原子数密度的探测。该全固态型激光雷达具有稳定性好、可靠性高、硬件调整少等特点，为钠层探测提供了有利手段。

为了解决高功率线偏振激光器实现难度较大的问题，基于锥棱镜和波片组合设计了一套高效末端偏振转换系统，能够实时将自然偏振激光转变成为线偏振激光。能量转换效率达到97.3%，消光比由18.3%提升到了99%，同时保持了较好的远场发散角。实验证明此种偏振转换方案不会影响激光器本身结构，控制方法简单，无需外加反馈及控制系统，性能稳定可靠，完全可以应用于高功率水平激光器的偏振转换工作。

氙灯抽运将导致钕玻璃内产生不均匀温升，这是产生应力退偏的根本原因。热致应力退偏效应将直接降低系统效率、影响光束质量，因此确定片内的温度分布以及应力分布，准确预测由此带来的光束退偏特性并合理设计光束填充因子是十分重要的。介绍了我国第一台单束输出能力超过万焦耳的惯性约束聚变激光驱动器中大口径高通量验证实验平台片状放大器的热致退偏效应，通过理论模拟计算获得了钕玻璃片内三维温升分布、应力分布与由此导致的退偏分布特性，结果表明，片状放大器在5.28%/cm平均小信号增益系数输出的情况下整个光束口径内的应力双折射是很小的，但方光束的四个角部处的应力双折射较严重，最大的退偏量约为0.13％，该结果与劳伦斯·利弗莫尔实验室实验测得的结果基本一致。输出的激光近场结果表明，片状放大器热致退偏效应可满足大能量装置输出设计要求。

材料表面抗反射特性在太阳能利用、传感、隐身、航天、军事等领域均具有重要应用价值。基于超快皮秒激光与材料的相互作用，在Cu、Al、Ti、H13钢4种金属材料表面制备出独特的微纳米复合结构，实现从紫外-远红外超宽谱带的高抗反射特性。在Al、Ti、H13钢表面制备出的微纳复合结构使该三种金属在紫外-可见-近红外波段的全反射率分别下降到10%、5%、5%。在Cu表面制备出的覆盖发达纳米颗粒的无序多孔嵌套结构在紫外-可见、紫外-近红外、紫外-中红外、以及紫外-远红外的波谱范围内的平均反射率分别下降到3%、6%、9%和10%左右，具有优异的超宽谱带抗反射特性。探讨了超宽谱带抗反射特性的形成机理及与表面微纳米结构之间的关系。