研究了在－20～40 ℃环境温度下633 nm内腔式He-Ne激光管的自由运转特性，设计了激光器系统的预热和稳频控制方案，实现了633 nm内腔式He-Ne激光器的频率稳定。当室温约为24 ℃时，锁定后的热稳频激光器与高精度碘稳定激光器的拍频结果显示，3 h内频率的相对标准不确定度为u＝6.4×10^－9，阿伦方差为7.0×10^－11(采样时间τ＝1 s)，3个月内的频率复现性优于4.6×10^－9。研究了在－20～40 ℃范围内不同环境温度下锁定后输出激光的频率漂移规律，实验结果显示，稳频后激光输出频率随环境温度的漂移量约为293 kHz/℃，与采用压力估算模型计算得到的漂移值268 kHz/℃相一致。因此，当激光器工作在一个较大的温度范围内时，可以通过插值校准来获得更准确的参考输出频率。

提出一种基于正交偏振双纵模的氦氖激光器纳米测尺系统, 将双折射元件插入He-Ne激光器谐振腔内产生频率分裂效应, 使激光器变成了频差可调的双频激光器。运用频率分裂、模竞争、双纵模功率调谐等激光物理效应和设定浮动阈值, 研制了新型的激光器纳米测尺。以激光波长为尺子, 具有可溯源性, 在没有任何电细分的条件下达到了纳米量级的分辨率, 与激光干涉仪的比对实验表明, 该系统的分辨率为79 nm, 量程为15 mm, 线性度为5.4×10-5, 标准差为380 nm。

研究了双纵模双频微片激光器两模式之间的竞争效应，确定了在具有不同反射率输出镜的双频激光器腔内，模式之间的自饱和与交叉饱和系数的量值。在研究过程中，待定自饱和系数β与交叉饱和系数θ，建立双频微片激光器的耦合速率方程，仿真获得具有不同反射率输出镜的双频激光器输出相对功率并绘制其包络曲线。在实验中，通过改变激光器的腔参数获得双频激光的输出功率图谱，对比仿真得到的功率包络曲线来确定自饱和系数和交叉饱和系数。结果表明，当输出镜反射率分别为86%，81%，61%时，对应的自饱和系数分别约为0.68，0.66，0.52。即当双频激光腔输出镜反射率较小时，双纵模模式竞争较强；反之，模式竞争较弱。为获取较大频差双频激光输出，应采用反射率较高的输出镜。

针对全反射棱镜式激光陀螺在单纵模稳频条件下纵模调制信号存在盲区的现象，研究了全反射棱镜式激光陀螺双纵模稳频技术。理论分析了功率调谐曲线的特征，获得了双纵模条件下小抖动调制信号的幅度及相位特性，提出了双纵模稳频控制方案，通过软硬件电路设计，搭建了全反射棱镜式激光陀螺双纵模稳频控制系统。在定温和变温环境下，分别对单纵模稳频与双纵模稳频进行了实验测试。实验结果表明，与单纵模稳频控制方法相比，双纵模稳频技术在稳频精度上提高了60%，陀螺精度也得到了相应的提高。

报道了一种可用于产生窄带太赫兹(THz)波的超大频差双纵模NdYVO4激光器。该激光器基于薄片激光介质和微型腔来实现连续双纵模运转，两个纵模间的频差处于THz波段，通过调节激光器的腔长可实现频差在0.1~0.2 THz范围内的调谐；单个纵模的谱线宽度仅为20 MHz；激光束空间分布为单横模，光束质量M2因子为1.292；在630 mW抽运光下，输出连续激光功率为116 mW，斜率效率为18.53%，线偏振度为0.993。该激光器输出的双频光可被用作种子光经放大后来获得高功率THz差频抽运光，再在非线性晶体中通过共线差频就能实现窄带THz波辐射，理论分析表明THz波辐射谱线宽度约为THz差频抽运光的2倍，另外采用光斑半径为50 μm和峰值功率在千瓦量级的THz差频抽运光，在0.8 mm厚DAST晶体中可得到毫瓦量级的THz波输出。

报道了一台实现了双纵模窄线宽激光输出的光纤拉曼放大器。利用中心波长1 079.7 nm的双纵模窄线宽种子激光器获得了频率间隔1.4 GHz、功率比约3∶1的双纵模输出，各纵模的线宽约为10 MHz；再利用1 031 nm泵浦光对双纵模种子光进行拉曼放大，实现了1.07 W双纵模激光输出。拉曼放大过程中，两个纵模的线宽、频率间隔及功率比保持得很好。

为了克服一般绝对距离测量方法量程和精度不能同时满足的问题，提出一种相位激光测距与外差干涉相结合的绝对距离测量方案。该方案使用相位激光测距技术进行粗测，双纵模He-Ne激光器外差干涉测长技术进行精测，保证两者结合的单值性。建立测量系统，对方案的可行性进行了实验验证，并对影响系统稳定性的因素进行了分析。与双频激光干涉仪的比对结果表明：测量标准差优于1mm，可以满足一些大尺寸的测量精度要求。

对He-Ne双纵模激光器中两纵模的拍频稳定度进行了讨论。理论上分析了影响双纵模激光拍频稳定度的因素, 推导出在考虑了频率牵引效应后双纵模的拍频稳定度和单模频率稳定度之间的关系。计算结果表明对于632.8 nm波长的He-Ne激光器, 当频率牵引参量σi为10－3时, 双纵模的拍频稳定度约为其中任一单纵模频率稳定度的1000倍。实验证明当单纵模频率稳定度为1×10－9时, 其拍频稳定度为3.3×10－6。

为深入分析双纵模稳频氦氖激光器的稳频机理和精度误差,本文提出了双纵模产生的必要条件:内腔型激光器和谐振腔长在100～300mm之间。按照激光器的工作过程,稳频分为三个阶段:跳模、过渡阶段,模式稳定。结合激光原理和热力学理论,根据光电探测器的电压变化,阐述了稳频机理。拍频实验结果表明,激光器的频率稳定度高达5×10^-10。通过误差分析,确定稳频精度仅取决于腔长的变化量,且增加腔长,有助于增加频率稳定度。该方法锁定时间短。

介绍了一种可对大尺寸工件进行无导轨精密测量的系统。以有高稳定性和强抗干扰能力(室外可达10-7)的双纵模热稳频He-Ne激光器为光源,其拍频约为790 MHz,拍频波长约376 μm;以节点为对准标志,最邻近节点到被测点的间距用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪测量,分辨率为0.08 μm。采用自适应滤波和小波运算大幅度地降低了光电信号噪声,并强化波形。测试表明,测量的不确定度优于30 μm/10 m,整个测量系统可在0～20 m范围内工作。