激光相干偏振合成(CPBC)是获得高亮度线偏振激光输出的有效方法。基于此,提出一种光相位调制技术,将两路光相位差转变为幅度调制,进行光外差偏振相位探测和线性锁相控制,实现了两路同频率激光光束的相干偏振合成。理论上详细分析了光外差偏振相位探测的理论模型和线性锁相控制环路的数学模型,用于优化系统参数。锁相控制后,合成光束的输出功率为352.4 mW,偏振消光比高达17.67 dB,系统的控制带宽约为66.1 kHz,剩余相位噪声为1×10 -4 rad·Hz -1/2(1 Hz)和3×10 -6 rad·Hz -1/2(>100 Hz)。相比于其他CPBC的锁相方法,该方法对偏振消光比以及控制带宽都有明显的提升,有效地抑制了相位噪声。

针对高功率脉冲半导体激光器的远场特点, 及激光制导对激光功率密度和光斑均匀性的要求, 给出多孔径空间耦合方案并对其优点进行理论分析; 针对纳米叠层芯片高功率半导体激光器偏振特性, 基于偏振复用的原理, 进行2支高功率半导体阵列激光器的偏振合束研究。通过试验得出结论: 偏振耦合后系统输出光功率几乎2倍于单个激光器输出功率, 采用多孔径耦合及偏振耦合均能满足遥控制导光斑要求。

提出了一种全光纤光程差自适应控制方法，并成功应用于飞秒光纤激光相干偏振合成系统。建立的光程差自适应控制系统以现场可编程门阵列（FPGA）控制电路为硬件基础，基于爬山法设计了有效的控制算法，成功解决了光程差自适应控制与锁相控制相互干扰的问题。实验结果表明，系统可以完全补偿±60λ范围内的光程差漂移，具有良好的连续工作稳定性，可以满足飞秒光纤激光相干偏振合成系统中光程差自适应控制的要求。

基于偏振合成技术,以提高系统的合成效率为目的,针对合束过程中存在的几种主要系统误差进行了系统分析和定量计算.结果表明,相对于重叠误差、角度倾斜和偏振合束器的吸收损耗而言,半波片的调整误差是导致合成效率下降的主要因素,尤其是在系统向多路合成拓展时,其影响更加显著.若偏振合束器自身损耗为0.015,光束倾斜角为2°,重叠误差为5%,则16路光束的偏振合成效率仍高于92.5%;当半波片方位角出现0.045 rad的偏差时,即使不考虑其他误差,系统合成效率低于74%.

光束合成作为提高脉冲激光功率的有效手段，近年来得到了人们越来越多的关注。综述了几种典型的脉冲光纤激光光束合成方法，详细介绍了近年来不同时域特性（如飞秒、皮秒、纳秒）脉冲光纤激光光束合成的最新进展，分析了各种合成方法的技术特点，总结了脉冲光纤激光光束合成的发展趋势。

研究了用于航空发动机涡轮叶片气膜孔加工的双脉冲激光控制方法。报道了采用两台闪光灯抽运的电光调Q激光器偏振组束产生100 ns左右时间间隔的双脉冲激光的实验结果。共轴的双脉冲激光的时间间隔可以在零到几百纳秒之间自由调节。双脉冲最大相对定时抖动小于5 ns。双脉冲激光器的重复频率40 Hz，双脉冲能量大于400 mJ。

设计并研制了一种多单元半导体激光器的高亮度光纤耦合输出模块。激光器芯片采用分子束外延(MBE)方法生长的宽波导、双量子阱结构AlGaAs/GaAs激光器外延材料,激光器模块采用4只准直的单条形大功率半导体激光器,器件腔长为2 mm,发光区宽度为100μm,单条形器件的连续输出功率为5.0 W,每两只单条形器件的准直输出光束经过空间合束后再通过偏振合束,实现了多单元器件输出的高光束质量功率合成,采用简单的平凸透镜实现了合束光束与100 μm芯径、数值孔径(NA)0.22石英光纤的高效耦合,耦合效率高达79%,输出功率达10.17 W,光纤端面功率密度达1.0×105 W/cm2。