为了获得峰值功率高、相干性好、频差大的双频脉冲激光,设计了一种二极管端面抽运被动调Q双腔双频Nd∶YAG激光器,该激光器采用共增益T型双驻波腔结构,腔内偏振分光棱镜和半波片组成的双折射滤光片作为激光纵模选择元件,并以Cr ⁴⁺∶YAG晶体作为腔内被动Q开关,使1064 nm激光的p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡,从而获得1064 nm正交线偏振双频激光脉冲输出。建立了被动调Q双腔Nd∶YAG激光器速率方程组,理论分析了双腔脉冲激光输出特性,实验研究了双腔双频脉冲激光的振荡特性和输出特性。实验结果表明:当激光二极管的抽运功率为2.7 W时,从直线腔输出的p偏振单频脉冲激光的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8 kHz、42 ns和126.4 W;从直角腔输出的s偏振单纵模激光脉冲的重复频率、脉冲宽度和峰值功率依次为5.8 kHz、40 ns和133.6 W。该双频脉冲激光的频差约为10 GHz。这种双频脉冲固体激光器在激光干涉测量和相干激光雷达探测等领域具有广阔的应用前景。

为了研究单轴晶体铌酸锂双折射滤光片的温度特性，采用计算机进行数值理论分析，讨论了入射光方向上铌酸锂晶体双折射率和厚度随温度变化的关系，并利用Ultra-6600系列紫外-可见分光光度计对铌酸锂滤光片进行了光谱测量和实验验证。结果表明，在不同波段的滤波带宽，可以找到某些特定的入射角度，使滤光片的中心波长不随温度变化而变化，双折射滤光片温度的稳定性可以保持。此结果说明，可以通过调节入射光方向来提高滤光片的温度稳定性和使用精度。

为了研究机械应力对石英滤波输出的影响,基于石英晶体的弹光效应,推导了石英晶体双折射率与不同方向机械应力之间的关系,并进行了数值模拟.采用了Ultra-6600系列紫外-可见分光光度计搭建了实验系统,得到了立奥型石英双折射滤光片的透射光谱图,并对光谱图进行了研究与分析.结果表明,在不同方向机械应力作用下,立奥型石英双折射滤光片的中心波长发生漂移;大小为0.0025N/m2机械应力沿Ox1轴、Ox2轴、Ox3轴方向作用,石英滤波片中心波长向长波长方向的漂移量分别约为0.4nm,0.6nm,1nm.这一结果对石英双折射滤光片的封装制作、正确设计和使用是有帮助的.

为了产生大频差可调谐双频激光输出，利用偏振分光棱镜(PBS)的自然分光和起偏作用，将激光谐振腔分成正交的直线腔和直角腔，设计一种激光二极管端面抽运频差可调谐双频Nd∶YAG 激光器。该激光器的两个腔均采用双折射滤光片使1064 nm 振荡激光的p 和s 偏振分量分别以单纵模振荡输出。理论分析双折射滤光片的选模原理和双频激光同时振荡原理，实验研究1064 nm Nd∶YAG 激光单纵模振荡特性和调频特性。实验观察到的1064 nm 双频激光的频差调谐范围为11.4~168.6 GHz，其最大频差达到Nd∶YAG 的荧光线宽。这种大频差可调谐1064 nm 双频Nd∶YAG激光器可广泛应用于激光干涉测量和激光光谱学等领域。

为了产生1064 nm单频可调谐Nd:YAG激光输出，设计了一种二极管抽运电光可调谐单频Nd:YAG激光器，采用偏振分光棱镜（PBS）和铌酸锂(LN)晶体组成电光双折射滤光片,作为激光单纵模选择元件和频率调谐元件。理论分析了其选模原理及调频原理，实验研究了1064 nm Nd:YAG激光单纵模振荡特性和调频特性。实验结果表明：这种Nd:YAG激光器能以线偏振单纵模稳定振荡，当改变加在LN晶体上的横向电压时，1064 nm单纵模激光振荡波长调谐量为0.474 nm, 相应的频率调谐量为142.2 GHz。这种电光可调谐1064 nm单频Nd:YAG激光器可广泛应用于激光干涉测量、激光雷达探测和激光光谱学等领域。

为了获得大频差双频激光输出, 设计了一种由偏振分光棱镜和半波片组成的新型双折射滤光片作为激光纵模选择元件。将这种新型双折射滤光片置于激光二极管(LD)抽运Nd:YAG激光器的谐振腔内, 实现了单纵模激光振荡。绕激光腔轴旋转半波片以改变波片快轴与偏振分光棱镜偏振面之间的夹角, 发现单纵模激光输出功率发生周期性变化, 变化周期约为π/2。设计并实验研究了一种LD抽运双腔大频差双频Nd:YAG激光器, 其两个驻波谐振腔(即直线腔和直角腔)共用相同的激光介质和纵模选择元件, 1064 nm激光p分量和s分量分别在直线腔和直角腔内同时以单纵模振荡, 改变每一谐振腔的长度可以调谐腔内单纵模激光的谐振频率, 从而实现双频激光频差调谐。实验观察到1064 nm正交线偏振双频激光的频差在27～113.4 GHz范围内可调谐。

针对普通滤光片通常采用不多于3片组合方式，不能满足特殊测量范围要求的情况，利用单轴晶体的双折射效应及偏光干涉原理来研究双折射滤光片的滤光原理及其参数特性，在综合考虑各种参数的前提下，应用近似理论条件，研究设计了4片组合的石英晶体双折射滤光片，分析了设计滤光片所需要的各个参数，给出了4片组合双折射滤光片的透射曲线。此双折射滤光片的透射光谱具有透射带宽得到很大压窄、次峰的透过率被抑制在8%以下等特点。当它被用在脉冲激光器中时，具有550nm至1200nm的宽调谐范围。可以知道，设计滤光片的关键是各个参数的选取，利用法布里－珀罗干涉仪可以压窄光谱线宽。

详细研究了双折射滤光片(BF)在宽带增益激光器中对腔内倍频效率的影响,发现它不仅可以压缩基频光线宽,还可以有效补偿腔内元件的热致双折射,减小腔内损耗,大幅度提高腔内倍频效率.另外,由于补偿了热致双折射,提高基频光的偏振度,减小了两个正交偏振模耦合,有效改善了谐波的稳定性.实验中发现热效应不仅来源于激光晶体,非线性晶体也有相当大的贡献,还分析了滤光片的位置对热致双折射补偿的效果和腔内损耗的影响.

详细研究了双折射滤光片在宽带增益激光器腔内倍频中的作用以及双折射滤光片在腔内位置对倍频效率的影响。以钛宝石激光器为例,实验分析了不同厚度的双折射滤光片对基频光线宽和倍频效率的影响;以及腔内倍频中,热效应的来源、双折射滤光片对热诱导相位延迟的补偿、双折射滤光片在腔内的最佳位置。实验发现,双折射滤光片不仅可以压缩基频光线宽,还可以有效补偿腔内元件的热致双折射,减小腔内损耗,大幅度提高腔内倍频效率和激光的稳定性。

报道了一种利用Ⅰ类临界相位匹配倍频晶体LBO的偏振器作用与石英晶体全波片的组合构成双折射滤光片的结构,获得了激光二极管(LD)抽运Nd∶YAG/LBO蓝光激光器的稳定运转,在注入抽运功率为1.2W的条件下获得了25 mW稳定的单频473 nm蓝光输出。