定量分析光纤阵列位移及指向扰动偏差对合束激光光束质量因子M²的影响规律是实现合束激光光束质量有效控制的前提。根据衍射积分推导了紧凑型光谱组束系统中光纤阵列存在不同位移、指向扰动时合束激光的远场光强分布，利用Heisenberg不确定性原理推导出了合束激光光束质量因子M²的表达式。在恒定的子束数目下，分析了单路/多路光束分别存在位移、指向扰动偏差时合束激光光束质量因子M²的变化情况，并在一定的随机位移、指向扰动偏差下对不同子束数量的合束激光的光束质量因子M²进行了误差分析。结果显示：合束激光光束质量因子M²对沿光纤端面水平（x轴）方向的扰动量最为敏感，需要控制在微米量级；确定了光纤阵列的不同扰动量与合束激光光束质量因子M²之间的定量关系，给出了光纤阵列位移、指向精度控制要求；当参与合束的子束数量超过23束时，在特定的随机扰动量下，合束激光的光束质量因子M²的统计均值分别趋向各自的稳定值1.37、1.34、1.25，而标准差分别趋于0.05、0.06、0.04。

研究了高功率光谱组束系统内光路的气体热效应对激光远场光束质量的影响。通过同等功率密度传输的子光束与合成光束的远场光斑分布对比研究,明确了子光束中的受激拉曼散射是造成组束光路气体热效应的主要因素。当拉曼光功率密度仅为180 W/cm 2时,远场光斑即出现了中心强度明显下降、能量分散等劣化状态。研究了激光传输路径长度对气体热效应的影响,当光程从100 mm增加至450 mm时,远场光斑的峰值强度逐渐下降,光斑逐渐变散。通过向密封的组束装置中充入氮气,基本可以消除气体热效应对远场光束质量的影响,可作为一种有效的气体热效应抑制手段。研究成果为光谱组束激光器的光束质量优化提供了有效支撑。

激光**作为一种新概念**受到世界上许多国家的重视。美国是**科技先进大国，在研制激光**方面一直走在世界前列，尤其是洛克希德·马丁公司更是在光纤激光**功率方面创造了世界纪录。通过详细介绍洛克希德·马丁公司在研制激光**方面所采用的技术方案、技术特点、取得的成果以及正研制的项目，从而系统地展示了洛克希德·马丁公司研制光纤激光**的历程。

为了解决光纤激光器外腔光谱组束中存在像差以及发光单元反馈不足等问题, 采用将组束系统中单个传输透镜准直和聚焦功能分离的方法, 搭建了光纤激光外腔反馈系统, 实现了激光波长的锁定。结果表明, 该系统光光转换效率为91.5%, 反馈输出线宽为0.16nm, 输出功率为29.7W, 组束方向M2=1.241, 非组束方向M2=1.171,实验结果同理论分析相符。该外腔反馈方案可以应用于光纤激光器光谱组束。

实验研究了两路光纤激光器外腔反馈型光谱组束(SBC)，采用透射式衍射光栅作为组束元件，实现了1060 nm波长激光与1080 nm波长激光的光谱组束输出。输出光束组束方向光束质量为1.328，非组束方向光束质量为1.257，组束输出功率为57.3 W，光-光效率为91.7%。采用该组束方案可以降低单路激光器线宽的要求，同时验证了多路激光进行组束的可行性，通过增加组束光束个数可以进一步提高组束输出功率。

通过对半导体激光阵列进行光谱组束, 使阵列中各个发光单元的光束重叠, 同时锁定在不同的波长上; 将组束后的光束进行频率变换, 组束的各个光束同时满足非线性频率变换中的和频条件, 产生和频的蓝光输出。光谱组束半导体激光阵列增加了参与非线性频率变换半导体激光发光单元的个数, 有利于提高整体频率变换的输出功率。实验采用标准的半导体激光阵列, 组束后连续输出功率为18.2 W, 非线性频率变换产生的蓝光的输出功率为93 mW, 光光转换效率约为0.51%。实验证明了光谱组束半导体激光阵列多谱线频率变换的可行性。

使用透射型体布拉格光栅组束两束光纤激光,实现了856 W光谱组束输出.总的光谱组束效率为73.7%,组束光束的横向质量因子为7.9,纵向质量因子为2.7.研究结果显示,虽然体光栅的角色散严重影响衍射光束的光束质量,但其并不影响透射光束的光束特性.由于当前宽谱光纤激光器的输出功率远大于窄线宽输出,使用宽谱光纤激光器(光谱带宽超过4 nm)作为透射光束,能够在不降低组束效率和组束光束质量的前提下,有效提升使用体布拉格光栅进行光谱组束的总输出功率.

通过加入光束整形元件（BTS）对传统光谱光束组合结构进行了改善。利用光束整形元件实现半导体激光阵列发光单元光束的旋转，使每个发光单元的慢轴光场分布变为竖直方向，快轴光场分布变为水平方向，对整形后水平方向发光单元进行外腔光谱光束组合，减小了smile效应的影响，提高了阵列输出的整体光束质量和整体的转换效率。采用标准的半导体激光阵列，连续输出激光功率为70.01 W，电光转换效率最高为52.8%，光光效率为92.2%，光谱线宽为7.7 nm，输出光束水平方向光束质量因子M2=1.28(0.4 mm·mrad)，竖直方向光束质量因子M2=11.2(3.5 mm·mrad)，快慢轴两个方向都接近单个发光单元光束质量。