An optimized dual fiber Bragg grating (FBG) is proposed for 980-nm semiconductor lasers without thermoelectric coolers to restrict temperature-induced wavelength shift. The mathematical model of the temperature-induced wavelength shift of the laser with the dual FBG is built using the external cavity feedback rate equations. The external cavity parameters are optimized for achieving the stability mode-locking laser output. The spectral characteristics of the dual FBG stabilized laser are measured to range from 0 to 70 oC. The side mode suppression ratio (SMSR) is more than 45 dB, while the full-width at half-maximum (FWHM) is less than 1 nm. The peak wavelength shift is less than 0.1 nm. The dual FBG wavelength shift proportional coefficient is between 0.1086 and 0.4342.

采用室温溅射沉积和空气热氧化方法低成本地制备出纳米结构热致变色节能薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪和红外光谱分析仪等对其特性进行测试分析，研究了热氧化退火与VO2薄膜的微结构和热致红外开关特性的内在关系，找出了直接影响薄膜的晶粒尺寸、晶格结构、组分、热滞回线和红外透射比等的主要因素及其控制方法，获得了最佳工艺参数并在玻璃上制备出高能效的纳米VO2热致变色节能薄膜。根据X射线衍射谱和拉曼光谱结果，利用相关公式计算得到VO2的平均晶粒大小约为45 nm。薄膜在2.5 μm波长处相变前后红外透射比差量超过50%，相变温度为39 ℃，可见光透射比约达53%，显示了很好的热致变色性能。

提出了优化由两个均匀布拉格光纤光栅组成的980 nm半导体激光器波长锁定器的方法以满足光纤放大器对半导体激光器的性能要求。运用耦合模理论推导了双布拉格光纤光栅(FBG)的透射率和反射率的解析表达式和波长锁定器增益方程。研究了两光栅之间的距离、光栅到激光器前端面的距离、光栅折射率、光栅折射率周期、光栅栅长和温度对激光器增益曲线的影响，并通过优化这些参数来达到最佳的锁模性能。测量了带双FBG波长锁定器的非致冷半导体激光器的输出光谱和出纤功率。实验结果表明：高功率非致冷980 nm半导体激光器在0～70 ℃时的波长漂移为0.5 nm，边模抑制比达45 dB以上，半峰值全宽度＜1 nm。经优化设计的980 nm半导体激光器FBG波长锁定器可满足光纤放大器对非致冷半导体激光器大功率、长寿命、高可靠性、小尺寸等性能的要求。

针对二氧化钒纳米点阵从半导体到金属的可逆相变，考虑到点阵中各个点之间散射光的交互作用，基于VO2在不同温度和波长下的折射率和消光系数，以及小颗粒的吸收和散射特性，建立了VO2纳米颗粒的数学模型，研究了VO2纳米颗粒的相变光学特性.结果表明，随着波长变化，吸收截面相对散射截面占主导，金属相在980 nm附近出现吸收峰值；随着温度变化，可见光区域的消光系数变化较小，而红外区域较大，其中在近红外区域的消光系数变化最大.在纳米点阵中，消光截面随着颗粒间距变化，当颗粒间距增大时，消光峰值出现红移，且峰值大小也会随之增大；当间距超过一定数值后，峰值反而会逐渐减小.采用多孔氧化铝掩模的方法，通过磁控反应溅射制备VO2纳米点阵，测试结果表明其透过率比薄膜的透过率高.

基于二氧化钒在约68 ℃出现的半导体到金属的可逆相变,伴随有电学和光学特性的改变。因为相变机制的复杂性,很难从理论上推导出相变前后光学常数随波长和温度变化的解析表达式。研究了二氧化钒薄膜的折射率和消光系数的色散规律,借助于Sellmeier色散模型通过数值拟合,得出了二氧化钒变温的光学常数色散表达式。通过薄膜矩阵理论计算,获得了在不同温度和波长条件下的薄膜光学透射率和反射率。采用磁控溅射方法分别在玻璃、蓝宝石和二氧化硅衬底上制备了不同厚度的二氧化钒薄膜,测量了这些薄膜的光学透射率和反射率,结果表明,实验曲线与计算模拟曲线符合得很好。

主要阐述了脉冲激光沉积(PLD)技术在制备金属氧化物方面的物理过程和技术特点, 详细介绍了脉冲激光沉积制备二氧化钒(VO2)薄膜的工艺参数和国内外研究进展, 并与几种常规制备方法进行了对比, 给出了脉冲激光沉积掺杂对VO2薄膜特性的影响, 以及脉冲激光沉积制备VO2纳米材料, 讨论了脉冲激光沉积制备VO2薄膜存在的问题和发展方向。

针对非制冷980 nm半导体激光器组件的封装结构，对采用倒装贴片封装的激光器模块内部芯片外延层、热沉和焊料层进行了优化设计，运用有限元法(FEM)对微型双列直插(mini-DIL)非制冷980 nm半导体激光器在连续波(CW)驱动条件下的热场分布进行了模拟计算。对比了倒装贴片和正装贴片的激光器热特性，并对实际封装的激光器光电性能进行了测试。倒装贴片型非制冷980 nm半导体激光器的输出光谱在0～70 ℃时中心波长漂移仅为0.2 nm，半峰全宽(FWHM)小于1.6 nm，边模抑制比(SMSR)保持在45 dB以上，最大出纤功率达200 mW。研究结果表明，倒装贴片的非制冷980 nm半导体激光器在热稳定性和光电性能方面都有较大提高，能够满足高性能小型化掺铒光纤放大器对非制冷980 nm半导体激光器的性能要求。