提出一种基于注入锁定本地激光器和光相位补偿的相干解调方案。通过注入锁定恢复本振光（LO），利用零差相干检测的方式对信号光进行解调，使用比例-积分-微分（PID）算法控制压电陶瓷（PZT）补偿光相位，使光相位差波动不超过±4.8°。实现了超密集波分复用无源光网络（UDWDM-PON）系统双用户400 Mbit/s伪随机二进制序列（PRBS）的调制、传输和解调，并进行了误码率（BER）测试。

低噪声的全固态单频Nd:YVO4激光器在量子精密测量和引力波探测中有重要的应用。激光器的弛豫振荡是影响激光器噪声水平的主要因素, 优化激光器的泵浦、输出耦合透射率和内腔损耗等参数, 只能微小改善激光器的强度噪声, 调整或改变激光器的弛豫振荡状态才是有效降噪方式。光电负反馈技术, 通过对噪声传递函数的增益和相位的改变有效抑制了弛豫振荡; 注入锁定技术, 通过低噪声注入场的影响来改变弛豫振荡状态, 从而有效抑制弛豫振荡噪声。利用光电负反馈和注入锁定两种技术相结合, 在反馈光束分束ε=10%、反馈回路直流增益g=15textdB、相位超前φ=60°、注入锁定功率放大因子H=20时, 可使声频区的激光器强度噪声降低5dB、弛豫振荡峰值噪声降低39dB。

可快速连续调谐的小尺寸窄线宽外腔半导体激光器是调频连续波（FMCW）激光雷达、量子技术等领域的核心器件。通过紧凑的反馈光路设计，采用腔长为2.5 mm的法布里-珀罗腔（FP腔）反馈压窄线宽，并结合压电陶瓷（PZT）进行腔长扫描，组装了波长为1550 nm的小型化可调频的激光样机。采用光纤长度为1 m的马赫-曾德尔干涉仪，在重复频率为0.1、1.0、10.0、100.0 kHz下分别测得激光器无跳模的连续调谐范围为25.0、21.6、18.0、10.0 GHz。基于20 km长光纤的延时自外差法，测得3 dB线宽约为10 kHz。未来通过更加紧凑的光路设计，可以获得更大调频范围的超窄线宽激光。

对半导体激光器外腔自反馈注入锁定进行了理论分析，研究了片上微腔的自反馈注入锁定对于分布反馈(DFB)激光器输出线宽的影响，分析了决定锁定带宽及线宽压缩系数的关键参数。基于Q值为2.4×106的片上Si3N4微腔的后向瑞利散射实现了DFB激光器的自反馈注入锁定，将其输出线宽由自由运转时的556.71kHz压窄到了92.28kHz，锁定带宽达到425MHz。研究结果有助于理解半导体激光器自反馈注入锁定机理，并为实现窄线宽激光器提供了新的结构更简单、集成化潜力更高的方案。

面向芯片化空间激光通信、激光雷达等应用对高功率激光光源的需求，笔者将注入锁定到同一种子光的分布式反馈激光器（DFB激光器）阵列通过平面波导耦合器进行相干合束，解决了单个DFB激光器功率受限的问题。为了研究基于注入锁定技术的DFB激光器阵列的相干合束效果，测量了不同数目的注入锁定激光器在相干合束前后的光功率、相位噪声、相对强度噪声，通过计算得到2、3、4个DFB激光器的合束效率分别为91.6%、87.8%、78.3%，实现了相对于单个激光器的光功率放大，同时通过理论分析和实验研究了相干合束对相位噪声及相对强度噪声的影响。

采用0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,设计并实现了一种应用于高速光通信的全集成注入锁定四倍频器芯片。该设计包括单端转差分放大器、注入锁定二倍频器(ILFD)以及分频器(Divider-by-2)。测试结果表明,该四倍频器的输出锁定范围达到了48~68 GHz,输出锁定在65 GHz时的谐波抑制比为36 dBc。芯片核心面积为0.36 mm2,在3.3 V供电电压下,核心功耗为247 mW。该设计可以满足下一代超高速光电互联芯片对高速时钟的应用需求。

回音壁模式微腔具有高品质因子、小模式体积、低非线性阈值特性，与自注入锁定技术相结合可以实现激光稳频与线宽压缩，因此在激光陀螺、激光测距、相干光通信等领域具有潜在的应用价值。随着回音壁模式微腔制作工艺的不断突破，实现高集成度、稳定、低噪声、宽波长覆盖范围的光源成为研究热点。综述了基于回音壁模式微腔的激光自注入锁定技术近年来的研究进展。首先，详细介绍了回音壁模式微腔的关键参数，包括谐振波长、自由光谱范围、品质因子和模式体积；其次，分析了基于回音壁模式微腔的激光自注入锁定技术的机理，并综述了其在窄线宽激光器中的应用；随后，分析了回音壁模式微腔的非线性特性，并且介绍了由四波混频效应引起的光频梳的特性；同时，以片上集成的回音壁模式微腔为主要研究对象，阐述了自注入锁定光频梳的研究进展；最后对回音壁模式微腔在激光技术领域中的发展趋势进行了展望。

分布反馈(Distributed Feedback，DFB)半导体激光器具有体积小、成本低和工艺成熟等优势，但兆赫兹量级的线宽使其应用范围受限。采用环形谐振器对其进行自注入锁定，可将线宽压窄到千赫兹量级，但仍存在锁定不稳定的问题。文章采用四只不同的环形谐振器对DFB半导体激光器进行自注入锁定，通过实验监测自注入锁定时多个端口的光功率、偏振态和光波长的变化，揭示影响DFB半导体激光器自注入锁定稳定性的因素有谐振模式跳变、偏振态跳变，以及外界温度和振动引起的锁定环路的相位变化，且使用不同类型的环形谐振器进行锁定时，主导的影响因素不同。控制这些影响因素可以改善DFB半导体激光器自注入锁定的稳定性，使DFB半导体激光器自注入锁定技术有更好的应用效果。

高速光通信、高分辨率光传感等领域的发展迫切需要窄线宽激光器，半导体激光器凭借其高可靠性、高转化效率以及易于集成等优点得到广泛应用。当前，虽然实验已发现在弱耦合条件下，互注入锁定激光器可以显著改善半导体激光器的线宽，但缺乏稳定性分析的有效手段以及关键参数对线宽影响的深入分析。本文使用基于传输矩阵理论的阈值增益分析模型定性分析了互注入锁定激光器的稳定性，并应用基于噪声相关性的迭代噪声模型深入分析了线宽的主要影响参数，为窄线宽互注入锁定半导体激光器的应用提供参考。