在光通信、光学传感、精密测量、量子技术及原子物理等多个领域的需求牵引下，单纵模连续波激光器的输出稳定性和噪声特性需要进一步提升。本文针对单纵模激光器噪声中对输出功率稳定性起主要影响作用的强度噪声进行了讨论，阐述了其主要来源和产生机理，在此基础上对比分析了国内外当前主要的单纵模激光器强度噪声抑制技术和方法。为了提升大型激光装置前端系统中单纵模光纤激光器的输出稳定性，开展了基于半导体光放大器的强度噪声抑制技术研究，实现了强度噪声的有效抑制。

拉曼光谱具有非接触、非破坏性、低成本、高通量优势, 受到了多组分体系分析的关注。独立成分分析(ICA)既是多元统计方法, 也是盲分离方法, 可以无需先验知识, 只需通过测量到的混合光谱就能解出体系中各组分的估计源光谱。但是当源光谱间存在显著重叠时, ICA分离结果不可靠。本文提出了一种通过对体系光谱求导、ICA分离, 逐级剔除分量后再分离的改进ICA定性分析算法(Derivation, Separation, Cullingand Separation, DSCS-ICA), 分离得到源光谱的近似估计, 实现体系定性分析, 解决了因光谱重叠导致的现有的ICA算法分离性能差的问题。依照布洛芬胶囊配方, 配制了布洛芬、硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮K30、淀粉和蔗糖五种组分不同比例混合的12份布洛芬胶囊样本, 并采集其拉曼光谱数据; 采用DSCS-ICA法解出分量(ICS), 并将ICS与源光谱进行比较, 以相关系数r来判断ICS与源光谱的一致性。结果表明: 与FastICA相比, DSCS-ICA效果显著改善, ICS与源光谱对应的相关系数r达到了0.99以上, 结果具有良好的可靠性和对应性。本案例可为药物处方成分的反向研究提供参考, 并可推广应用于其他多组分体系的定性分析。

报道了一种基于大模场光子晶体光纤放大的高峰值功率飞秒脉冲激光系统。该激光器系统采用光纤啁啾脉冲放大结构,种子源采用重复频率为40 MHz,脉冲宽度为500 fs,输出功率为10 mW的光纤激光器。利用体布拉格光栅(VBG)将脉冲展宽至500 ps,经过多级放大并利用声光调制器降频为500 kHz,然后采用大模场纤芯直径为40 μm和85 μm光子晶体光纤作为功率放大器,最后采用VBG压缩脉宽至767 fs,得到平均功率为104 W的激光输出,其中心波长为1030 nm,实现了峰值功率为0.271 GW的近衍射极限激光功率输出。

高重复频率大能量窄脉宽激光器在激光成像、激光加工、精密测量等领域中得到广泛应用。采用电光腔倒空技术和双棒串接结构, 通过减小热透镜效应的影响并保证振荡光与抽运光的良好模式匹配, 实现了高效率、大能量、窄脉宽1064 nm 线偏振脉冲激光输出。以偏硼酸钡(BBO)普克尔盒作为电光开关, 采用低吸收系数的914 nm光纤耦合半导体激光器端面抽运Nd∶YVO4晶体, 提高了激光器的热稳定性。在重复频率7 kHz的条件下, 当谐振腔腔长为450 mm, 晶体吸收功率为79.6 W时, 获得了脉冲宽度为5 ns, 最大平均输出功率为35 W, 单脉冲能量为5 mJ的稳定脉冲激光输出, 对应的光-光转换效率为44%。

利用全矢量有限元法分析了光子晶体光纤(PCF)的结构参量对其本征模场分布的影响。数值计算结果表明, 具有多层空气孔、多层纤芯、大孔间距和大占空比的结构更有利于将光场约束在纤芯中, 纤芯层数、孔间距和占空比的增加均会导致PCF本征模场出现更高阶次的模式。纤芯层数和孔间距的增加会对由占空比减小所引起的功率泄漏进行一定的补偿, 通过减小空气占空比、增加纤芯层数和孔间距, 可实现大模场单模传输的可行性。对于4层空气孔、2层纤芯、占空比为0.01、孔间距为20 μm的PCF, 在保证单模传输的条件下, 纤芯半径可达40 μm, 有效模面积为3717 μm2, 纤芯功率集中度为68.32%。

惯性约束聚变精密物理实验要求高功率激光驱动器具备时域-频域精密调控能力, 以实现对激光与等离子体相互作用过程中非线性效应的抑制。基于保偏光纤和单偏振光纤技术, 采用温度调谐双振荡器结合两级波导相位调制器实现激光脉冲频域精密调控, 采用两级高速电光调制脉冲整形技术实现激光脉冲时域精密调控, 将微波射频信号取样检测与声光开关进行连锁以确保整个系统的安全运行。实验获得了光谱带宽为0.15～0.3 nm、中心波长范围为1052.4～1053.6 nm的连续可调微焦耳级激光脉冲, 波长调谐精度为0.1 nm,在微焦级实现了对比度大于500∶1的高对比度整形激光脉冲, 脉冲时间波形顶部调制深度小于10%。