为了实现2μm激光高效输出，采用793nm激光二极管端面抽运掺Tm3+光纤激光器的方法设计了抽运光耦合系统，分析了掺Tm3+光纤激光器的交叉弛豫效应及热效应，并进行了相关的实验研究。结果表明，获得耦合系统的耦合效率为84%；当入纤抽运光功率为70W时，获得34W激光输出，斜率效率为59%，中心波长为2001.2nm，光束质量M2≤1.2。该研究结果对掺Tm3+光纤激光器的设计具有指导意义。

为了深入研究重复激光脉冲的能量效应对光学薄膜的烧蚀机理，采用实验观测与热力学分析相结合的方法进行了研究。通过观察光学薄膜烧蚀形貌随入射激光脉冲数量增加发生改变的典型形貌特征，分析了激光与等离子体相互作用的热力学过程，得到了在激光重复脉冲作用下光学薄膜的损伤特性及其演化规律。结果表明，薄膜在重复脉冲作用下，其表面会变得粗糙，这会大大增加对激光的吸收效应，从而加速了薄膜的破坏，最终被完全去除而露出基底；同时，烧蚀物会在热膨胀作用下向激光作用区域外扩散，在激光烧蚀中心区域外进行沉积，而形成更大范围的污染。由于激光光强为高斯分布，重复脉冲作用的效应主要是对在光束中心区域的薄膜进行集中烧蚀，会不断增加烧蚀的损伤程度，而对烧蚀面积的增加效应极为有限。这一研究结果为重复激光脉冲对薄膜烧蚀机理的建立提供了参考。

激光等离子体对精密元件表面微纳米粒子的有效去除，在纳米科研领域中有很大的应用潜力。为了深入研究激光等离子体对微粒的去除机理和条件，采用纳秒脉冲激光等离子体，对硅基底表面的微纳米粒子进行去除实验，观测了微粒的去除效果，并理论分析了等离子体的作用效应。结果表明，等离子体向外辐射宽谱光，紫外短波部分加速周围空气电离，使等离子体体积剧增，并有效提升基底和粒子温度；基底与粒子两者热膨胀度不同，使粒子更易于从基底剥离；同时等离子体向周围膨胀扩散形成高压冲击波，冲击波的压强高达GPa量级，可以克服微粒与基底之间的范德华力，而去除微纳米粒子，尤其对粒径大于0.5μm的去除效果尤其明显；在实际去除过程中，等离子体与基底的距离应该保持在0.2mm~2mm之间，这样既保证了微粒的有效去除，又不会造成基底的损伤。激光等离子体对微粒的去除效果明显，是等离子体辐射效应和冲击波效应的综合作用的结果。