本论文主要分三个部分．第一部分为铜蒸汽激光器(CVL)．概述了铜蒸汽激光器的基本工作原理，简述了铜蒸汽激光辐射原子跃迁，论述了铜蒸汽激光研究的发展与现状．然后，比较详细地研究了铜蒸汽激光动力学两个方面的机理，其中一为充氢机理，二为“黑心”机理．最后，阐述了铜蒸汽激光器的应用与展望．第二部分为二氧化碳激光器．首先，讨论了二氧化碳激光粒子数的反转机理，包括电子碰撞激励、激发态N2分子等共振转换激励过程，激光上下能级CO2(00°1，10°0) 以及最低能级CO2(0110) 的弛豫过程等几个方面．然后，对典型的封离型二氧化碳激光系统，讨论了小信号增益，饱和增益以及激光的输出功率．在二氧化碳激光动力学机理的研究中，比较详细地讨论了二氧化碳激光动力学过程，给出了激光振动-转动能级跃迁及其速率方程、激光等离子体电子密度和电子温度，以及混合气体的气体温度．第三部分为优化设计与实验．在这个部分中，首先简述了遗传算法，讨论了应用遗传算法来优化激光器的思想和方法，给出了优化大功率激光器的计算机程序设计；然后，对铜蒸汽激光器LC放电电路、大口径激光器和激光器系统分别进行了优化；对二氧化碳激光器谐振腔和气压参量分别进行了优化，介绍了优化二氧化碳激光器谐振腔的实验以及实验所获得的结果．本文的重点是：阐述清楚铜蒸汽激光和二氧化碳激光的动力学过程，定量描述激光能级的粒子数速率方程、电子温度和电子密度等速率方程．应用遗传算法和数值计算，优化设计大功率铜蒸汽激光器和二氧化碳激光器．