提出并实现了一种工作在2050 nm波段的单纵模窄线宽掺铥光纤激光器。使用3个耦合器组成的新型复合双环腔抑制密集的多纵模，结合未泵浦的掺铥光纤（作为饱和吸收体），实现了激光的单纵模激射和窄线宽输出。实验结果表明：室温下，激光器的中心波长为2048.76 nm，光信噪比为68 dB。通过60 min的连续测量，得到激光的输出功率波动不大于0.15 dB，中心波长漂移不大于0.02 nm，证明了所设计的激光器具有良好的波长稳定性和功率稳定性。使用基于3×3光纤耦合器的相位解调系统对激光器的频率噪声特性进行测量，并进一步结合β分割线法测量线宽。当测量时间为0.001 s时，激光器的线宽为9.17 kHz。当频率高于1 MHz时，相对强度噪声低于-125.69 dB/Hz。该激光器在激光雷达和空间光通信系统中具有广阔的应用前景。

提出了一种在2 050 nm波段的基于新型无源三环复合子腔的单纵模掺铥光纤激光器。对所提出的新型复合三环子腔滤波器进行了详细的理论分析, 可以通过调整其有效自由光谱范围和透射带宽实现超窄带滤波, 从而确保激光器的单纵模运行。所搭建激光器的输出波长为 2 048.48 nm, 光信噪比为 70 dB, 100 min内的波长和功率波动分别小于 0.02 nm 和 0.453 dB。实验结果表明, 激光器可以工作在稳定的单纵模输出状态。该激光器有望用于自由空间光通信或用作多普勒激光雷达的高功率光纤激光器的种子源。

提出了一种基于光纤Bragg光栅Fabry-Pérot (F-P)窄带滤波器和复合双环腔滤波器的单纵模掺铥光纤激光器。通过对复合双环腔进行数值仿真并实验制作, 结合光纤Bragg光栅F-P滤波器的窄带滤波特性, 实现了光纤激光器的单纵模选取。激光器输出波长为1 941.56 nm, 光信噪比为55.8 dB, 70 min内的波长和功率波动分别小于0.019 nm和1.464 dB。由自制的基于非平衡迈克尔逊干涉仪线宽测试系统测量了所提出的掺铥光纤激光器输出单纵模激光的频率噪声特性, 并用β线方法由频率噪声谱估计了不同测量时间下的激光线宽, 2 ms测量时间下的典型激光线宽值为14.194 kHz。

搭建了一个连续波高功率掺铥光纤激光器, 并进行了生物组织切割研究。利用自制光纤光栅搭建了线形腔掺铥光纤激光种子源, 种子源输出波长为1 941.10 nm, 光信噪比为75 dB, 50 min内的波长抖动和功率抖动分别小于0.04 nm和0.265 dB, 斜率效率和最大输出功率分别为5.6%和186 mW。基于主振荡功率放大结构, 分别搭建了前置光放大器和主光放大器, 两放大器的斜率效率分别为14.3%和35.86%, 经过两级放大后得到21.9 W的激光输出。利用经光束整形后的激光光束进行了生物组织切割实验。设计了多组实验观察该激光器在不同功率和移动速度情况下, 切割深度的变化情况。实验表明该掺铥光纤激光器具有良好的切割作用, 在生物医学领域具有应用潜力。

研究红外波段沙尘的散射特性对自由空间光通信(FSO)具有重要的理论意义。针对FSO常用的几个红外波长, 采用Mie理论对激光在不同沙尘粒径下的散射特性进行了分析; 基于粒子尺寸的对数正态分布模型, 计算了沙尘条件下红外波段(0.76~10.6 μm)激光的传输衰减率。结果表明: 在沙尘条件下, 7.4~8.0 μm这一波段附近的传输衰减最小, 并且明显低于其他波段。因此, 可以选用7.4~8.0 μm这一波段的激光进行沙尘条件下的激光通信, 其传输性能会明显优于其他波段。最后, 以波长1.064 μm为例, 分析了“能见度”随粒子浓度的变化关系, 并与蒙特卡罗方法的计算结果进行了比较。

采用窄间隙全固态光纤激光填充热丝焊接方法取代了以往的窄间隙非熔化极气体保护焊(TIG)填充热丝焊接方法，焊接板厚为20 mm、材质为SUS304奥氏体不锈钢。初步确定适合于窄间隙激光填充热丝焊接的坡口形式和焊接工艺参数；通过试验，研究分析焊缝金属组织中气孔和结晶裂纹产生的原因;调整工艺参数,在优化后的最佳工艺参数下，获得了热影响区域小、表面成形性好、无焊接缺陷的焊接接头；焊缝金属为细小的奥氏体柱状晶，与母材形成良好的连接；焊接变形小，满足了焊接变形要求；焊缝金属的显微硬度略高于母材，拉伸性能和弯曲性能均满足试验要求，获得了力学性能良好的焊接接头。

粮食的陈化鉴定对于食品安全、种子的老化鉴别对于粮食生产安全具有重要意义。本文利用傅里叶变换红外光谱法研究了不同储藏时间的小麦与红豆, 结果显示, 同一种不同年份产的样品光谱相似, 但在吸收强度比方面都存在着差异, 随着贮藏时间的增加, 两种粮食的红外光谱表现出一些变化规律, 对于小麦, 吸收强度比A1653/A1023, A1538/A1023, A1080/A1023, A1155/A1023, A1538/A1653随贮藏时间增加而增加; 对于红豆, A2928/A3400、A1648/A3400, A1543/A1648, A1401/A1648, A1055/A1648随着贮藏时间的增加而呈下降趋势。这些比值的变化说明两种粮食在贮藏过程中, 蛋白质、多糖结构发生了变化。红外光谱方法在粮食陈化鉴定方面具有方便、快速的优点。