为了探究激光器线宽的综合特性，对波长可调谐窄线宽激光器的线宽进行了理论分析。搭建了基于非平衡马赫-曾德尔干涉结构的延时自外差测量系统，以研究波长可调谐窄线宽激光器的稳态及动态线宽特性。为了平衡线宽测量的速度和精度，完成了不同接收机带宽下的线宽测试。针对激光器波长连续调谐时产生的线宽展宽问题，通过控制激光器波长调谐时的步进量保持输出功率的稳定性，补偿了线宽的测量误差。该研究不仅能完善激光器线宽特性的研究，对光频域反射技术的研究也具有重要意义。

提出了一种基于短光纤循环延迟自外差技术测量亚千赫兹激光器线宽的方法。采用延迟长度仅为2 km的循环延迟自外差干涉仪,实现了一系列不同延迟时间拍频信号的同时测量。通过仿真拟合了多组高阶拍频信号的功率谱,获得激光器的平均线宽为944 Hz,该结果与传统拍频法测得的激光线宽基本一致。所提方法不仅可以避免单次测量误差,而且能有效减小1/f频率噪声引起的频谱加宽,可精密测量窄线宽激光器的线宽。

回顾了窄线宽激光器线宽测量的各种方法和发展过程，介绍了利用光外差法测量窄线宽激光器线宽的基本原理，描述了双光束外差法和延时自外差法的不同测试机理。针对延时零拍自外差法容易引起的系统误差，说明了光源调制和光路调制移频非零拍自外差法不同改进方案的优缺点。综述了窄线宽激光器测量线宽的新方法。对窄线宽激光器线宽测量方法进行了较全面的梳理，从发展过程看双光束外差法和延时自外差法有着各自的测量优势。

提出了采用单块折叠法布里珀罗(F-P)腔作为外腔反馈元件实现窄线宽半导体激光器，采用单块腔的光学反馈来锁定外腔激光器, 使用自相位延迟法测量该窄线宽激光器的线宽。实验结果表明，激光器线宽小于35 kHz。实验还观测到由于单块腔耦合面上各耦合点的几何量和物理量误差不一样，随着折叠面兼输入输出耦合面上的耦合点的变化，外腔激光器的线宽发生改变。

研制了高功率窄线宽光纤放大器。该放大器采用双级放大结构, 其中第一级预放为掺Er3+光纤放大器, 第二级功率放大采用10 m长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质, 抽运源采用两支波长为980 nm的大功率激光二极管。当抽运功率为10.7 W时, 得到放大激光输出功率为1.94 W, 光-光转换效率为17%, 斜率效率20%。采用延迟自外差方法对种子激光器及各级放大器输出的激光线宽进行了测量, 测量结果表明窄线宽激光谱线经过掺Er3+光纤与双包层光纤放大后均有不同程度的明显展宽。分析认为激光线宽展宽的主要原因是由于种子激光器中弛豫振荡或自脉冲的强度波动引起的自相位调制。