提出并实现了由热键合直角棱镜与角锥棱镜构成的新型946 nm及473 nm单频非平面环形激光器.直角棱镜由无掺杂的YAG晶体和2 mm厚的Nd∶YAG晶体热键合形成，可提供激光增益、光路闭合及对946 nm激光起偏等多种复合功能.角锥棱镜由熔融石英材料构成，在环形永磁铁作用下，提供法拉第旋转作用.实验上实现了该结构的946 nm腔内倍频，并获得了473 nm单频单向激光输出.

针对热键合直角棱镜和角锥棱镜构成的946 nm激光器,详细讨论了输出端946 nm介质膜反射镜对单频运转的影响及热稳定性问题。指出通过改变p分量的透射比不能有效增加腔内激光的线偏振度;增强施加在角锥棱镜上的磁场强度,不仅可以显著提高腔内激光的线偏振度,减小输出激光的损耗,而且可在提供相同环路损耗差的情况下,降低对946 nm激光p分量的高透要求。通过传播矩阵方法,研究了该准单块非平面环形腔的热稳定性及高斯光束能量分布问题。

提出了由热键合直角棱镜与角锥棱镜构成的非平面环形激光器, 通过将环形磁铁施加到材料为熔融石英的角锥棱镜上, 实现了该激光器的946 nm单频运转。直角棱镜由未掺杂YAG和Nd∶YAG晶体热键合形成, 充当激光增益介质。采用芯径为200 μm, 数值孔径为0.22的光纤耦合半导体激光器进行端面抽运, 得到了160 mW的连续946 nm单频激光输出。

利用相位预调制技术解决高速长距离光纤传输系统中面临的接收灵敏度降低和色散容限问题。通过在发射端对非归零(NRZ)的光信号进行比特同步相位预调制, 使非归零码在传输过程中得到波形重整, 演变为归零(RZ)的波形, 从而提高眼图开启度。实验观测了普通非归零码和相位预调制的非归零码在不同相位调制深度和色散下的光谱、眼图和功率代价。10 Gb/s的传输结果表明, 链路色散绝对值小于1000 ps/nm时, 施加相位预调制的非归零信号功率代价小于1 dB, 比普通非归零信号具有更高的接收灵敏度和更低的色散功率代价。因此, 基于相位预调制的信号整型技术可减轻系统对光信噪比和色散管理的要求, 延长传输距离。

为了改善基于半导体光放大器(SOA)中交叉偏振调制效应(CPM)的波长转换器的转换信号码型效应,对交叉偏振调制半导体光放大器波长转换器的工作原理进行了分析;通过讨论交叉偏振调制半导体光放大器波长转换脉冲的上升沿和下降沿的频率啁啾,结合滤波器的透过谱特性,提出了一种利用滤波器的波长正斜率边和波长负斜率边分别对正相转换信号和反相转换信号进行码型优化的方案,并进行了实验验证。在信号码率为10 Gb/s的交叉偏振调制半导体光放大器波长转换实验中,采用光带宽为0.3 nm的JDS滤波器优化转换信号的波形,基本消除了转换信号中长“1”码和长“0”码的码型效应,并将正相转换信号和反相转换信号的功率代价分别改善了3 dB以上。

波长转换器是光通信网络中的一个重要器件。而除半导体光放大器(SOA)外,半导体激光器也是进行波长变换的一种很好选择。基于半导体激光器的注入锁定波长变换技术具有转换带宽较大、啁啾小、消光比特性好、结构简单、成本低廉等诸多优点。将探测光与信号光同步注入法布里-珀罗(F-P)半导体激光器,可以通过信号光功率的变化控制激光器锁模与失锁,导致腔内纵模变化,探测光随之被共振放大或减弱,从而将信息由信号光转换到探测光频率上。从静态实验入手,对半导体激光器的注入锁定现象及光信号控制法布里-珀罗纵模移动等问题分别进行了研究。分析了动态转换激光器工作点的选取问题,在动态实验中实现了较宽范围的正相与反相波长转换,转换速率达到了10 Gb/s。

基于单块非平面环形腔实现单频激光振荡的原理,提出一种新型非平面环形腔单频固体激光器结构。新型激光谐振腔以角锥棱镜和直角棱镜共同形成振荡光束在腔内的非平面反射回路。在抽运光输入功率为4.5 W时, 角锥棱镜式非平面环形腔激光器输出单频激光功率大于1 W,光-光转换效率为23%。

讨论了连续波线性调频激光雷达系统中声光调制器的设计方法,并给出了具体设计参数.提出应用两个并联驱动且声场沿相反方向传播的声光调制器来补偿由于超声波频率的改变而引起的衍射光方向的偏转,并同时提高了扫频带宽.该器件应用于线性调频激光测距实验中,取得了可信的实验结果.

激光二极管抽运的单块非平面环形腔固体激光器具有结构稳固、效率高等优点,在一定的纵向磁场作用下,可形成单向行波振荡,纵向抽运时就可得到较高功率的单频输出,有广泛的应用前景。文中在详细讨论了非平面单向行波环形腔形成单频的原理基础上,研究了国际上流行的“三角形”单块非平面环形腔,并用此种腔型得到270 mW的基横模单纵模1.06 μm激光;同时提出了所设计的非平面环形腔“梯形环形腔”和“角锥棱镜式环形腔”。由于它们工作原理相近,统称它们为“泛三角形非平面单向行波环形腔”。