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。

为了研究高能激光系统内光路中合束镜受强激光辐射会产生温升和热变形等问题，建立了热仿真的理论模型，采用有限元分析软件分析了不同激光功率辐照下以硅、碳化硅、石英玻璃和微晶玻璃为基底材料的合束镜的温升和热变形，以及极端环境下以石英玻璃、微晶玻璃为基底材料的合束镜的温升和热变形。结果表明，在22 ℃时，30 kW的单光束激光照射10 s后，4种基底材料中，碳化硅的温度为23.718 ℃是最低的，微晶玻璃的热形变为0.00115是最小的；30 kW总功率的6个光束激光照射时，微晶玻璃的热形变为0.000399 μm，且石英玻璃的热形变比微晶玻璃高出18.8倍；在极端环境下，热形变最小的基底材料也是微晶玻璃；4种基底材料中，微晶玻璃最适合作为高能激光系统中合束镜的基底材料。此研究结果对高能激光系统设计有着一定的实际参考价值。