All-fiber coherent beam combiners based on the self-imaging effect can achieve a near-perfect single laser beam, which can provide a promising way to overcome the power limitation of a single-fiber laser. One of the key points is combining efficiency, which is determined by various mismatches during fabrication. A theoretical model has been built, and the mismatch error is analyzed numerically for the first time. The mismatch errors have been numerically studied with the beam quality and combining efficiency being chosen as the evaluation criteria. The tolerance of each mismatch error for causing 1% loss is calculated to guide the design of the beam combiners. The simulation results are consistent with the experimental results, which show that the mismatch error of the square-core fiber is the main cause of the efficiency loss. The results can provide useful guidance for the fabrication of all-fiber coherent beam combiners.

高功率650~660 nm波段激光器在可见光光电对抗领域具有重要作用，目前该波段光源由固体激光器通过半导体激光器泵浦并倍频输出，输出功率高、光束质量近衍射极限，但转换效率低。半导体激光器的转换效率高，但输出功率低，需要通过增加激光单元的方法提升功率，并通过激光合束的方式提升光束质量。文中提出外腔光谱合束的650 nm波段半导体激光器结构，通过实验验证可实现连续功率为7.3 W、光谱线宽为6.45 nm、电光转换效率为23.4%的650 nm波段激光输出，光束质量为M²_X=1.95，M²_Y=11.11，接近固体激光器，未来通过增加合束的激光单元数量并结合偏振合束可以获得更高功率的650 nm波段激光。

高功率特殊波段激光在钠信标、激光测距、激光雷达、自由空间通信等领域具有重要的应用价值。目前，基于受激拉曼散射（stimulated Raman scattering, SRS）的拉曼激光器及放大器已经被证实为拓展激光波段和功率的有效途径。不同于基于粒子数反转激光器在产生和放大过程中需匹配激光增益介质固有的吸收和发射谱，SRS过程理论上能够在其拉曼增益介质透过光谱的全范围内工作，故只需要相互作用光束的频率差满足拉曼增益介质的固有频移，便可实现光束之间的能量直接转移。因此，拉曼放大技术能够利用常规波段的泵浦光对特殊波段的种子光进行放大，从而实现高功率、大能量、高光束质量的特殊波段激光输出。该方法具备波长选择灵活、结构简单、功率拓展性强等优点，近年来已经在钠信标光源等领域得到了应用。文中综述了高功率自由空间拉曼放大技术的主要原理、特性和研究进展，并对其发展趋势和应用前景进行了展望。

针对目前铜、金等金属材料加工的实际应用需求，开展了连续输出功率500 W的光纤耦合输出蓝光半导体激光加工光源研究。基于平面窗口TO封装的蓝光半导体激光单管器件，设计采用长后工作距的快轴准直镜和慢轴准直镜分别准直，获得低发散角、高光束质量的单元准直光束；结合二维空间合束、偏振合束和光纤耦合，将144个蓝光单管器件耦合进200 μm/NA 0.22光纤，通过ZEMAX软件对半导体激光光路进行光线追踪模拟；并从实验上实现，3 A电流驱动下，200 μm/NA 0.22光纤输出连续功率523 W，电光转换效率29 %。该激光光源具有直接加工铜、金等材料的能力。

超快光纤激光相干合成技术是突破飞秒激光单根光纤功率提升受限的有效技术手段。基于光纤拉伸器锁相，并结合随机并行梯度下降（SPGD）算法，成功实现了两路超快激光相干偏振合成。该锁相方案不仅避免了采用常规电光相位调制器对脉冲信号造成的光谱调制，而且可有效降低系统的插入损耗，提高相位调制范围、耐受功率以及前级光源系统的紧凑性与鲁棒性。合成的最高功率为10.9 W，最高功率下合成效率为90.1%，闭环状态下锁相残差为λ/31。实验结果表明，采用光纤拉伸器和SPGD算法组成的相位控制系统，在超快激光相干合成领域具有较强的发展潜力。合成的脉冲在最高功率下可压缩至494 fs，压缩效率为73.3%，对应的单脉冲能量为3.99 μJ。

回顾了非线性光学激光合束技术的发展历程，阐述了基于光学相位共轭和基于非线性放大过程的合束思想和基本原理，梳理了重叠耦合、种子注入和布里渊四波混频增强相位锁定激光合束方式的标志性成果，总结了等离子体交叉光束能量转移、金刚石拉曼放大和液体布里渊放大激光合束技术的优势和瓶颈。面向高峰值功率、高平均功率、高重复频率激光输出的实现需求，基于布里渊放大激光合束技术具备系统结构简单、功率负载高且散热效率高的优点，提出了实现单脉冲能量100 J、脉冲宽度10 ns、重复频率10 Hz合束激光输出的可行性方案。

主要介绍了近年来光纤激光相控阵相干合成技术的发展现状，总结了中国科学院光电技术研究所在这方面的最新研究成果，包括基于振幅调制的光纤激光相控阵相干合成能力优化、光纤激光相控阵实现收发一体相干合成、光纤激光相控阵的目标在回路相干合成、光纤激光相控阵在大气湍流下实现耦合接收光束的共相合束、基于多孔径波前探测的相干合成方法、基于自适应光纤准直器和微透镜阵列的光束大角度高精度连续寻址扫描等。以上研究工作将促进光纤激光相控阵技术朝向更多单元、更高功率、更远距离等方向演进，并推动其与激光大气传输、空间激光通信、自适应光学等理论和应用的结合与发展。

介绍了目前研究中相干合成多采用空间结构的研究现状，分析了空间结构的相干合成方案需要复杂的光路调节且长时间工作稳定性欠缺，肯定了基于光纤合束器件的全光纤激光相干合成在相干合成光源中的稳定性与实用性，梳理了近年来基于光纤合束器件的全光纤激光相干合成方案，分别介绍了基于光纤耦合器、光子灯笼、相干信号合束器以及基于自成像效应实现全光纤合束的技术方案及研究现状，分析了不同光纤器件目前的主要限制因素和发展瓶颈，并展望了未来的发展方向。

分析了多抖动算法的工作原理，通过波动光学原理以2-11路相干合成系统作为数学模型进行仿真模拟，引入了动态噪声模型，以总合成光束的均方根相位误差作为评价函数，分析了不同阵列规模下的相干合成系统中噪声频率以及噪声振幅对系统相位锁定效果的影响，当噪声频率或噪声振幅过大，超出算法补偿相位噪声的能力时，便会锁相失败。证明了增益系数与调制振幅存在一个最优区间且只有处于该区间内时，才能快速完成锁相。引入有效控制带宽概念，用以直观评价多抖动算法的锁相性能，研究表明，有效控制带宽与采样频率、第一路调制频率成正比例，与噪声振幅成反比例，且随着阵列规模增大，有效控制带宽降低。