固体激光器是高功率激光器的一种重要形式,随着应用面的不断扩大而不断发展.但是固体激光器随着泵浦功率的提高,介质的热效应使光束质量明显下降.如何解决输出功率和光束质量之间的矛盾一直是激光界的研究重点.前人从固体激光器的三个组成部分:(1)泵浦系统;(2)谐振腔的反射镜;(3)激光介质着手来改善光束质量,出现了半导体激光泵浦的固体激光器;曲率可变镜,相位共轭镜作为激光反射镜的固体激光器;片状固体激光器等;一定程度上减小了介质的热效应.茹国云根据固体激光器的具体特点,用两种方法来改善光束质量.(一)根据王绍民教授提出的衍射原理,首先用方形λ/位相片在腔外改善片状固体激光器,获得了腔外式板条激光新光束,其中央功率密度和远场发散角都优于板条激光束,在此基础上用特别设计的λ/位相片对内腔式新光束作了尝试,对其产生机理从理论上作了初步探索.(二)对角状螺旋固体激光器作了深入的研究,这是该论文的重点.茹国云用张量光学方法首次对ES激光器作了光路分析,发现激光介质的变换矩阵可用单位矩阵来描述,得到了腔内一周往返变换矩阵,从中推断此类激光器对介质的热畸变有自补偿特性.用琼斯矢量和琼斯矩阵的形式首次对光线在腔内的偏振状况作了分析,得到了介质棒的琼斯矩阵和一周往返琼斯矩阵,发现此类激光器有偏振态自再现性质,研究了激光器的偏振损耗.上述结果对此类激光器的设计应用有重要指导作用.固体激光器发展的一个方面是介质棒的形状由圆棒状到片状,再到多角螺旋状.茹国云对这三类激光器作了比较,认为ES激光器综合了棒状,片状激光器的优点,有较大的发展前途.最后,茹国云认为固体激光器基本上克服了介质的热效应后,对介质材料可作从新选择,并提出了展望.