半导体激光功率的提升对于**安全、激光通信、激光探测/传感、激光照明、医疗美容等领域有着重要的意义。半导体激光共孔径合成技术可以在保证光束质量的情况下大幅提升输出功率，近年来得到了广泛的关注。半导体激光共孔径光谱合成和半导体激光共孔径相干合成是两种典型的半导体激光共孔径合成技术手段，多家国内外机构在这两种技术上一再取得突破。本文综述了上述半导体激光共孔径合成技术的发展，并对该技术的发展前景进行了展望。

半导体激光器（LD）的增益谱随着加载电流和温度的变化而变化，不同功率下LD的输出波长难以稳定。功率为120 W、中心波长为809 nm的LD在10%~100%功率出光期间的波长漂移约为6 nm，这对于激光器的直接应用是不利的。目前通常采用体布拉格光栅（VBG）锁定或片上分布式反射（DBR）、分布式反馈（DFB）的方法进行波长锁定来解决该问题，但仍存在低功率下波长不稳定的缺点。为此，本文提出了一种基于“电开关选通控制+光纤合束器”的半导体激光光源方案，通过在相同电流下控制激光器的挡位来调节功率，在不增加额外光学器件的情况下达到了波长稳定的目的；该光源包含数个12 W单模块LD、数个电功能模块、控制或通信软件、半导体制冷片（TEC）控温模块、光纤合束器、光学准直镜筒；该光源的中心波长稳定在808~810 nm范围内，功率大于120 W，光斑的非均匀性（均方根）<10%。该光源通过了高低温环境实验考核，可在-55~50 ℃范围内存放及工作，同时可满足冲击振动、电磁兼容环境下的实验要求。

相比常规的二向色镜激光合束，采用窄线宽半导体激光结合薄膜二向色镜进行的密集光谱合束，通道数量显著增多，可以实现高功率、高亮度的半导体激光输出。理论分析了薄膜二向色镜入射角度与中心波长、透过率之间的关系，结果表明：随着入射中心波长增大，入射角度逐渐变小，同时薄膜二向色镜的透射谱随之发生改变。对中心波长为969 nm、976 nm、981 nm的3束半导体激光开展了密集光谱合束实验，实现了输出功率为311.9 W、合束效率为95.88%、亮度为58.42 MW/(cm²·sr)、子束光谱间隔最大为7 nm的合束激光输出，合束激光相比子束的光束质量退化率不大于1.06倍。

高亮度、高功率半导体激光尾纤模块中的光束准直是保证高亮度输出的关键因素,光束准直的实现除了需要准直发散角小,还需要极好的光轴指向性,从而保证光束的精密耦合。在半导体激光直接应用中,依靠机械对准保证光轴的指向是有限的,并需要进一步采用光学校正的方法来保证光轴可调。基于光在介质中的折射原理,研究了异形慢轴准直镜对快轴方向激光光轴指向性的校正作用,当慢轴准直镜的倾斜角约为0.23°时,原有的快轴指向偏差约为2.1 mrad,校正后的光轴偏差降低到约290 μrad,这使得光纤前的光能够精密对准,极大地提高了耦合进光纤的功率,提高了光纤耦合的效率,从而为高效率、高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制提供了新的思路。

介绍了相干激光测风雷达系统中用转盘进行速度标定的方法, 在实验室搭建了激光雷达速度标定装置。采用1.645μm种子注入单频脉冲激光器, 在激光中心频率相对种子光移频量约62MHz、转盘直径300mm、转盘速度-47.12~47.12m/s可调、激光出射方向和转盘线速度方向夹角为36°时, 采用相干探测的方法测出了多普勒频移并反演出了测量速度；数据处理过程中分别采用最大值频谱估计法和频谱对齐法计算多普勒频移和转盘速度。实验结果显示, 频谱对齐法相对于最大值频谱估计法能够提高36.3%的测速精度, 因此在激光雷达测风系统中采用频谱对齐法相对于常用的最大值频谱估计法测量的风速精度更高, 这对提高相干激光雷达测风的风速精度提供了实验依据和参考标准, 验证了频谱对齐法在激光雷达测风的数据处理中的可行性。