报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成，两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作，有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长， 从而实现合束，获得的激光源中心波长锁定在1061.5 nm和1064.6 nm，两谱线中心间距为3.1 nm，组合光束的输出能量为173 mJ，组合光束的光束质量因子M²为2.8 × 2.2；两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ，在合束方向上的光束质量因子M²分别为2.7和2.1，在非合束方向上的光束质量因子M²分别为2.2和1.9；组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%，组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M²基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求，在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。

通过光纤激光光谱合成技术，可以打破单个光纤激光器输出功率受非线性因素制约的限制，实现更高功率的激光输出。通过梳理光谱合成技术的发展历程并分析其现状，对其原理及优劣势进行分析，结合自身研究，设计了一款便携式3路合成系统，通过设计及优化光纤激光器的放大结构，严格把控参与合束的子束光源的质量，将1055、1070和1085 nm三路高功率窄线宽光纤激光进行合束，对合成系统中采用的双色镜进行研究，对其膜系指标进行严格的设计，对高陡度截止滤光膜的设计方法以及制备工艺进行分析，对其热损伤规律及控制技术进行研究，优化整个合成系统，最终实现合成功率9650 W的高功率激光输出，合成效率92%，光束质量M²为1.7，并对未来双色镜光谱合成进行了展望。

We studied the spectral beam combining (SBC) of a large optical cavity (LOC) laser array to achieve high-power and high-brightness laser output. We discussed the characteristics of the external cavity feedback efficiency and the focal length of the transform lens for lasers with different waveguide thicknesses. We have found that using LOC laser diodes can increase the proportion of external cavity feedback, thereby improving the SBC efficiency. At a current of 90 A, the CW output power of the SBC system is 59.2 W, and the SBC efficiency reaches up to 102.8%. All emitters of the laser array have achieved spectral locking with a spectral width of 11.67 nm, and the beam parameter product is 4.38 mm·mrad.

提出了一种大功率半导体激光器光谱合束光栅仿真模型。该模型针对光谱合束中的核心器件光栅的光-热-应力变化特性进行了分析。数值分析结果表明，当激光巴条功率为200 W，自然对流系数为10 W·(m²·K)⁻¹时，衍射光栅上温度最高点可升高至346.52 K，应力最高点可升高至0.4825 Pa，光栅表面变量最高为52.28 nm/mm，这将会使得反馈光束中心位置发生0.25～0.3 mm的偏移，从而影响激光功率以及合束效率。减少衍射光栅基底厚度，在相同激光光源条件下工作，温度、应力、面形以及应变的变化均能有效抑制，这与实验结果具有较高的一致性。该方法为大功率半导体激光器的结构设计和光学器件的测试分析提供了有效的多物理场分析，为激光器设计和测试提供了综合分析数值模型。