针对输出耦合镜旋转调谐时输出光束方向变化问题，设计了一种光纤位置平移、而调谐输出光束方向不变的光纤激光器系统。运用光栅方程，分析了光纤平移的调谐机理；采用输出与反馈光束耦合模型，分析了输出增益线宽随光纤位置、光束半径的变化。理论分析表明：该光纤激光器可获得线宽小于0.2 nm的调谐激光输出。实验结果表明，该激光器在波长为1543.446 nm处获得的调谐输出功率最大，达到470 mW，计算的斜率效率为23.9 %；整个调谐区域达到36 nm，调谐范围内激光的3 dB 线宽小于0.08 nm。

针对基于微透镜阵的光纤激光外腔谱组束系统的光束质量评价问题，利用高斯光束的传输变换理论，建立了评价谱组束激光光束质量的理论模型。通过数值模拟，详细分析了各相关参数对谱组束光束质量的影响，结果表明：在基于微透镜阵的谱组束系统中，离焦量、微透镜焦距及模场半径是影响谱组束激光光束质量的主要因素；阵列宽度对谱组束激光光束质量影响较小，阵列宽度由 0增大至 10 mm过程中，x方向和 y方向的光束质量因子分别保持在 1.225和 1附近，与传统谱组束系统相比，组束激光的光束质量得到明显改善；为了保证 x方向的光束质量因子小于 1.3，必须把离焦量控制在 -0.017~0.017 mm范围内，对于采用大模面积双包层光纤的组束系统，可通过适当增大微透镜阵焦距的办法改善组束激光光束质量。

采用Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质，实验实现了光纤激光器的调谐和三路光纤激光器的外腔谱组束，获得了光束质量因子M2x=1.304，M2y=1.151 的组束激光。综合分析了外腔谱组束光纤激光在大气中传输时受到几种主要大气效应因素的影响，结果表明，在中等或弱湍流条件下，谱组束激光在5km的传输距离内，光束半径的变化不大，可以保证激光**系统具有较好的战术应用效果。若在强湍流条件下运用，必须采用自适应光学补偿消除湍流的影响，才能保证激光**系统的有效作战距离和传输效率。

光热折变玻璃在紫外波段具有较好的光敏特性，并且在近红外和可见光波段具有很高的透射率,用它制作的体布喇格光栅能够承受高能激光辐照，因而特别适合应用于高功率激光技术中。综述了基于体布喇格光栅的光纤激光谱组束技术最新研究进展；阐述了体布喇格光栅的基本理论，分别介绍了基于单体光栅、级联体光栅和3维层叠复合体光栅的谱组束、共腔谱组束以及混合组束5种组束方案的组束原理和研究进展，最后对各组束方案中存在的问题进行了讨论。

采用激光二极管作为抽运源、大模面积Er3+/Yb3+ 共掺双包层光纤作为增益介质，利用闪耀光栅、傅里叶变换透镜和输出耦合镜构成外腔，进行了光纤激光器的外腔谱组束实验研究。在外腔作用下，单个光纤激光器可在38 nm波长范围内实现调谐输出，线宽小于0.08 nm。实现了三路光纤激光器的外腔谱组束，组束功率为940 mW，相应的组束效率为74.3%；水平方向光束质量因子M2x=1.320，与单束激光输出（M2x=1.204）相比略微增大；当换用较长焦距的傅里叶变换透镜时，系统组束潜力增大且光束质量得到改善。

报道了外腔2个大模面积双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器频谱组束的实验结果,获得了最大功率为0.80 W、组束效率高达82.5%的组束激光输出。演示和分析了光纤末端放置位置的改变、光栅的旋转对输出光谱和组束效率的影响,结果表明:当光纤末端距系统轴的位置超过某一定值时,输出光谱呈现多模;当光栅与水平面所成角度减小时,组束效率逐渐增大。

报道了利用放置在外腔中的闪耀光栅实现两个不同长度Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤(EYDF)激光器谱组束的实验。外腔由两个二色镜和一个共用的部分反射镜构成,增益介质为EYDF,外腔中的变换透镜可将光纤输出端按角度定位到闪耀光栅上,闪耀光栅实现光纤激光器的模式选择。实验进行了单个EYDF激光器的调谐,在1532-1568 nm范围内获得了稳定的单模输出,激光3 dB线宽均小于0.08 nm,调谐范围约为36 nm,接近Er³⁺的增益带宽。实现了两根长度分别为6 m和8 m的EYDF激光器的谱组束,在入纤抽运功率分别为2.6 W和4 W的条件下,获得了480 mW的谱组束输出。

报道了一种结构简单、调谐方便的宽带可调谐Er3+/Yb3+共掺光纤激光器。采用半导体激光二极管(LD)作为抽运源, 以大模面积Er3+/Yb3+共掺双包层光纤为增益介质, 利用闪耀光栅作为波长选择器件, 实现了1550 nm波段稳定的可调谐激光输出, 调谐范围达36 nm, 几乎覆盖了整个荧光谱宽度。整个调谐范围内, 输出激光线宽小于0.08 nm。输出功率随波长的变化而变化, 在25 nm调谐范围内激光功率不低于400 mW。波长为1543.86 nm时获得最大输出功率510 mW, 斜率效率为26%。这种光纤激光器具有效率高、线宽窄、调谐范围大、输出稳定等优点, 可用于密集波分复用(DWDM)光纤通信系统和高精度光纤传感系统。

目前基于重叠体光栅的相干组束系统还没有完整的理论模型和参数分析,针对这个问题,本文采用耦合波理论,建立了比较完整的基于重叠体光栅的双光束组束模型,给出了各光束在重叠体光栅内传播的解析解。模型表明,基于重叠体光栅的双光束组束系统其输出光强受两入射光的振幅和位相、体光栅间的相移和折射率调制振幅、光栅厚度、失谐量等多个光学参数的影响。通过数值计算,详细分析了各光学参数对组束结果的影响。最后总结了设计高效重叠体光栅相干组束系统时必须遵循的条件,如必须对光栅厚度进行优化、各光栅的折射率调制振幅必须相同、保证失谐量足够小等。

基于耦合波理论,提出了一种推导反射体布拉格光栅衍射效率方程的新方法。在被推导的衍射效率方程基础上,获得了平面单色和高斯光束反射体布拉格光栅衍射的详细理论模型,分析了平面单色、发散单色和多色光束的衍射效率。结果表明:平面单色波的角和谱选择性随光栅厚度和空间频率而变化,角选择性的范围从低于0.01mrad到超过100mrad,谱选择性的范围从低于0.1nm到超过100nm;当光束的角发散或谱宽等于光栅的角选择或谱选择性时,光栅能提供超过88%的衍射效率;当光束的角发散或谱宽远小于光栅的角选择或谱选择性时,光栅衍射效率下降不明显,不到平面单色波的1%。