针对Pound-Drever-Hall（PDH）技术存在的线性动态范围窄、抗干扰能力弱的问题，提出一种基于双调制深度+双误差信号的PDH稳频方法。首先采用数字正交解调技术精确提取干涉信号相位以实现本振信号相位和干涉信号相位的自动匹配；然后利用透射功率信号Ptran和传统误差信号SPDH构建一个新误差信号Spre，以扩大PDH稳频系统的线性动态范围；接着，采用大调制深度对应的新误差信号Spre实现快速捕获和预锁定；最后，采用小调制深度对应的误差信号SPDH实现精确锁定。锁定后，可根据Ptran幅值变化自动切换调制深度和误差信号，实现大线性动态范围和高灵敏度的PDH稳频。研制了基于现场可编辑逻辑门阵列（FPGA）的稳频控制系统，对法布里-珀罗腔进行了锁定测试。实验结果表明，双调制深度+双误差信号的自适应锁定机制可极大地提高锁定系统的抗干扰能力，且锁定精度高，3小时腔长相对稳定度达5.72×10^-9，所提方法可以广泛应用于激光频率/谐振腔锁定等领域。

介绍了一种宽温度工作MW级峰值功率人眼安全激光器。采用半导体激光交叉泵浦Nd∶YAG 1.06 μm激光器作为泵浦源, 内腔泵浦非临界相位KTP光参量振荡器实现人眼安全激光输出。激光器性能测试结果表明, 在工作频率为5 Hz时, 激光平均输出能量56 mJ, 脉宽为2.02 ns, 峰值功率达到28 MW, 激光发散角约为5 mrad。在-45～65 ℃环境条件下, 激光能量变化优于3.8%, 在高低温环境下能长时间工作。该激光器结构紧凑、可靠性高, 目前已工程化应用于激光测距、激光成像中。

基于表面等离子共振效应, 提出了三种不同非对称因素引入的金镀膜偏振相关滤波光子晶体光纤, 利用全矢量有限元法研究了光子晶体光纤偏振相关滤波传输特性.当非对称纤芯模单独作用时, 波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.58 dB/cm和461.58 dB/cm, 两偏振方向损耗比为83; 当非对称金属表面等离子模单独作用, 且镀膜厚度为55 nm时, 其谐振波长1.31 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为2.02 dB/cm和412.91 dB/cm, 两偏振方向损耗比高达204, 镀膜厚度19.5 nm时其谐振波长1.55 μm处x与y偏振方向纤芯模损耗分别为5.29 dB/cm和536.25 dB/cm, 两偏振方向损耗比为101; 当纤芯模和表面等离子模同时引入非对称因素时, 通信波长1.55 μm处y偏振纤芯模谐振强度高达802.08 dB/cm, 而x偏振纤芯模损耗仅为5.57 dB/cm, 两偏振方向损耗比为144.数值比较可知, 在金属表面等离子模中或两种模式同时引入非对称因素, 可获得两偏振方向偏振损耗比更高的强偏振相关滤波传输特性的光子晶体光纤, 该研究对光子晶体光纤偏振相关滤波器及相关偏振器件的设计与应用具有一定参考意义.

提出了一种新型的基于非临界相位匹配KTA晶体的自级联光参量振荡(OPO)激光技术。采用LD端面泵浦Nd:YVO4晶体实现1.06 μm振荡,腔内泵浦按非临界相位匹配角度切割的KTA晶体,将KTA晶体初次OPO产生的1.5 μm信号光封闭在腔内用作二次OPO的泵浦光,实现基于单块KTA晶体自级联OPO的转化。在输出功率8 W的808 nm波长半导体激光泵浦下获得输出功率超过400 mW、斜效率12.7%的2.6 μm波长激光输出。结果表明基于单块KTA晶体的级联光参量振荡激光器可望成为获得脉冲2.5~2.7 μm波段中红外激光的有效途径。

为了实现高转化率3μm红外激光光参量振荡输出，采用外加脉冲电场法在厚度为1mm、掺摩尔分数为0.05的镁铌酸锂晶体上成功制备了周期为31.2μm的极化光栅，理论计算并模拟了1064nm激光抽运周期极化铌酸锂晶体时，闲频光波长随温度的对应关系，并进行了实验验证。利用1064nm声光调Q Nd∶YAG激光器作为抽运源对样品进行了光学参量振荡实验，其中，脉冲激光脉宽为200ns，重复频率是20kHz。在控制温度为80℃、输入抽运光功率为5567W时，光参量振荡输出波长3μm的闲频光功率为1.141W，光光转换效率达到20.1%。结果表明，通过此方法制备的周期性极化铌酸锂晶体光参量振荡，具有较高的光光转换效率。

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体 在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E0、 晶体占空比D和温度T0非常敏感;若T0为273 K, D为0.25、0.5和0.75, 随着E0的增加,输出偏振态成周期性演变; 当D为0.5,且T0为263 K、293 K和313 K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、 占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计。

采用折叠棱镜腔电光调Q半导体泵浦板条Nd∶YAG激光器作为泵浦源,内腔泵浦Ⅱ类非临界相位匹配KTP光参量振荡器实现1.57 μm人眼安全激光输出,经测试,在-30~55 ℃宽工作温度条件下,激光器工作频率20 Hz时,单脉冲能量58.2 mJ,脉冲宽度7.56 ns,光束发散角约为2 mrad,连续工作1 min,能量稳定性(PTP)优于6.438%,光轴指向稳定性优于0.1 mrad,具备较强环境适应性,目前已实现工程化运用.

为了研究耦合式光电振荡器, 阐述了耦合式光电振荡器的模式选择理论, 给出了维持最佳锁模状态的相位匹配条件, 分析了影响射频信号相位噪声的因素,进行了基于保偏机制的耦合式光电振荡器的实验研究。采用分别调节光环形腔和光电微波振荡环路中的保偏可变光纤延迟线可改变腔长的方法, 获得了腔长与振荡频率的关系。同时, 采用鉴频法测量了不同条件下5GHz射频信号的相位噪声, 研究了影响射频信号相位噪声的因素。结果表明, 耦合式光电振荡器的振荡模式取决于光环形腔的腔长, 射频信号相位噪声受到光信号偏振态、相位匹配、环路长度等因素的影响。实验中获得了偏移频率10kHz处相位噪声达到-136dBc/Hz的5GHz射频信号, 是目前国内已知的相位噪声最低的耦合式光电振荡器。

首次提出了一种基于非临界相位匹配KTA光参量振荡的新型2 μm脉冲激光技术。采用激光二极管(LD)端面泵浦Nd:YVO4晶体实现1.3 μm振荡, 腔内泵浦非临界相位匹配切割的KTA晶体, 初步实现了超过1 W的2.1 μm波段激光输出, 光光转化效率10%, 脉宽3.4 ns (30 kHz)。相对于其他方式获得的2 μm波段激光, 具有脉宽窄、峰值高、谱线纯等优点, 是一种获得2 μm波段激光的有效新途径。

KTP非线性频率转换技术是实现人眼安全激光的有效方法,为了获得高峰值功率人眼安全激光,设计了一种级联式1.06 μm泵浦非临界相位匹配环形腔KTP光参量振荡器-光参量放大器,并对其激光输出进行了测试,结果证明该光参量振荡器输出激光波长1.571 μm,激光峰值功率42 MW,光光转换效率35%,能量稳定度2.5%。该技术已用于计量检测标准光源,并在远程人眼安全激光测距仪、激光雷达等装备中具有应用前景。