提出一种手动旋转双散射片的散斑噪声抑制方法，以一动一静的工作模式获得多幅独立的散斑场，通过多幅再现像叠加实现散斑的抑制。通过理论分析一动一静双散射片和单散射片的时间相关函数，证明一动一静双散射片的去相关速率明显高于单散射片，具有更好的散斑抑制效果。实验上分别进行了不同目数单散射片和双散射片、相同目数单散射片和双散射片之间的对比研究。从散斑对比度结果可以看出，散射片目数越多，再现像叠加数量越多，散斑抑制效果越好，并且双散射片的散斑抑制效果要优于单散射片。以相位光栅为样本，采用一动一静双散射片方式验证了所提方法的可行性，该方法获得了更好的成像效果。

为了实现高精度绝对距离测量，提出了双腔双频Nd∶YAG激光器（TCDFL）合成波绝对距离干涉测量方案。以正交解调Pound-Drever-Hall稳频的大频差TCDFL作光源，采用马赫-曾德尔干涉仪结构，设计了双频激光合成波绝对距离外差干涉测量系统，获得了两路同频外差干涉信号，对其进行比相测量，得到合成波干涉条纹的小数级次；对被测距离进行粗测，可唯一确定合成波干涉条纹的整数级次，从而实现绝对距离测量。建立了频差为24 GHz的二极管泵浦1064 nm正交线偏振TCDFL合成波长标定与绝对距离干涉测量实验系统，实验结果表明：空气中的合成波长标定值为12.4614 mm，其标准差为0.13 μm；当被测绝对距离为900 mm时，其重复测量平均值为899.3851 mm，标准差和测量不确定度分别为1.36 μm和4.08 μm。该实验研究为今后研究开发超精密绝对距离干涉测量仪奠定了坚实基础。

在涡旋光激光器中，同阶次的两个相反手性模式通常呈现叠加输出。建立了同阶次相反手性模式的部分相干叠加模型，实验研究了在连续和被动调Q运行下相反手性模式的叠加特性。在低功率泵浦下，连续运行时两个手性的模式相干叠加形成花瓣状光斑，两个模式的初相位差决定了花瓣光斑节线的方向，而调Q运行时花瓣节线的方向随脉冲序列随机变化。在高功率泵浦下，相反手性模式形成非相干叠加，此时光斑虽然为圆环状，但是光束不具有涡旋相位，这是模式激烈竞争下相位的随机变化导致的。通过倾斜输出镜和被动调Q对手性进行控制，产生了功率分别为0.88、0.85、0.79 W的LG0,±1模、LG0,±2模、LG0,±3模连续涡旋光束和重复频率为12.6 kHz、脉冲宽度为28.6 ns、峰值功率为1.33 kW的LG0,±1脉冲涡旋光束。

为了获得峰值功率高、相干性好、频差大的双频脉冲激光,设计了一种二极管端面抽运被动调Q双腔双频Nd∶YAG激光器,该激光器采用共增益T型双驻波腔结构,腔内偏振分光棱镜和半波片组成的双折射滤光片作为激光纵模选择元件,并以Cr ⁴⁺∶YAG晶体作为腔内被动Q开关,使1064 nm激光的p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡,从而获得1064 nm正交线偏振双频激光脉冲输出。建立了被动调Q双腔Nd∶YAG激光器速率方程组,理论分析了双腔脉冲激光输出特性,实验研究了双腔双频脉冲激光的振荡特性和输出特性。实验结果表明:当激光二极管的抽运功率为2.7 W时,从直线腔输出的p偏振单频脉冲激光的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8 kHz、42 ns和126.4 W;从直角腔输出的s偏振单纵模激光脉冲的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8 kHz、40 ns和133.6 W。该双频脉冲激光的频差约为10 GHz。这种双频脉冲固体激光器在激光干涉测量和相干激光雷达探测等领域具有广阔的应用前景。

设计了一种端面泵浦扭转模腔双频Nd∶YAG激光器系统, 该激光器以偏振分光棱镜作为偏振元件, Nd∶YAG晶体的两端各放置一个四分之一波片, 在垂直于腔轴的平面内旋转其中一个波片, 输出连续可调谐双频激光, 最大调谐范围为一个激光谐振腔纵模间隔.采用琼斯矩阵进行了理论分析, 得出频率分裂量与波片转角成正比关系.实验研究了扭转模腔选模特性、纵模分裂特性和偏振特性.结果表明：两个四分之一波片正交时, 激光器输出线偏振单纵模激光, 扭转模腔失谐时, 单纵模分裂为两个正交的线偏振模, 实验获得的最大频率分裂量为3 GHz.实验结果与理论分析一致.该连续可调谐双频Nd∶YAG激光器结构简单, 可用于激光干涉测量和微波光电子等领域.

为克服传统Pound-Drever-Hall（PDH）激光稳频方法的缺点，设计了正交解调PDH激光稳频系统。该系统采用同一直接数字频率合成器(DDS)同步产生三路同频正弦信号，一路作为本振信号驱动电光调制器产生激光相位调制边带，另外两路相位差为90°的信号作为解调参考信号。采用两个模拟解调器分别获得误差信号的同相分量和正交分量，对其进行数字化采集和相敏检波运算，即可获得稳频系统的误差信号。通过正交解调PDH激光稳频关键技术研究，建立了激光频率跟踪实验系统。实验结果表明，Fabry-Perot (F-P)参考腔可以实时跟踪激光频率变化的功能，跟踪时长约1 h。

分析了传统Pound-Drever-Hall (PDH)激光稳频方法的工作原理，设计了一种基于正交解调原理的PDH 激光稳频方案。该方案采用直接数字频率合成器同时产生两路频率均为10 MHz 的正弦和余弦信号，其中正弦信号分为两路：一路用于驱动电光相位调制器以产生相位边带，另一路与余弦信号一起作为相位解调的参考信号。经相位调制后的激光束耦合进入F-P 参考腔，所产生的光外差干涉信号由光电探测器进行探测，其输出信号分别与两路正交参考信号进行混频，经低通滤波后得到误差信号的两个正交分量，二者经A/D 转换后进入微处理器进行正交相敏检波运算，即可得到PDH 稳频系统的误差信号。建立了正交解调PDH 激光鉴频实验系统，对F-P 参考腔的腔长进行线性扫描，观察到了鉴频曲线，其鉴频灵敏度为1.82 V/MHz，最大频率变化量为5.48 MHz。实验结果表明，所设计的正交解调PDH 稳频方案可行。

为了产生大频差可调谐双频激光输出，利用偏振分光棱镜(PBS)的自然分光和起偏作用，将激光谐振腔分成正交的直线腔和直角腔，设计一种激光二极管端面抽运频差可调谐双频Nd∶YAG 激光器。该激光器的两个腔均采用双折射滤光片使1064 nm 振荡激光的p 和s 偏振分量分别以单纵模振荡输出。理论分析双折射滤光片的选模原理和双频激光同时振荡原理，实验研究1064 nm Nd∶YAG 激光单纵模振荡特性和调频特性。实验观察到的1064 nm 双频激光的频差调谐范围为11.4~168.6 GHz，其最大频差达到Nd∶YAG 的荧光线宽。这种大频差可调谐1064 nm 双频Nd∶YAG激光器可广泛应用于激光干涉测量和激光光谱学等领域。

为了产生频差可调谐1 064 nm双频激光输出, 设计了一种扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器, 其两个驻波谐振腔共用相同的Nd∶YAG增益介质, 以扭转模结构消弱增益空间烧孔效应, 使Nd∶YAG激光器的两个驻波腔均以单纵模振荡, 从而获得正交线偏振1 064 nm双频激光输出.理论分析了扭转模结构激光单纵模选择原理和双频激光同时振荡原理, 实验研究了双频激光振荡特性和频差调谐特性.研究结果表明：双频Nd∶YAG激光器的两个谐振腔能够同时以线偏振单纵模稳定振荡输出, 其频差大小可随激光腔长的改变而调谐, 频差调谐范围可达1个纵模间隔, 实验观察到的频差调谐范围为0.3 GHz～3 GHz.

为了产生1064 nm单频可调谐Nd:YAG激光输出，设计了一种二极管抽运电光可调谐单频Nd:YAG激光器，采用偏振分光棱镜（PBS）和铌酸锂(LN)晶体组成电光双折射滤光片,作为激光单纵模选择元件和频率调谐元件。理论分析了其选模原理及调频原理，实验研究了1064 nm Nd:YAG激光单纵模振荡特性和调频特性。实验结果表明：这种Nd:YAG激光器能以线偏振单纵模稳定振荡，当改变加在LN晶体上的横向电压时，1064 nm单纵模激光振荡波长调谐量为0.474 nm, 相应的频率调谐量为142.2 GHz。这种电光可调谐1064 nm单频Nd:YAG激光器可广泛应用于激光干涉测量、激光雷达探测和激光光谱学等领域。