双偏振激光谐振腔能够产生两个垂直偏振的横模模式, 分别为基横模（TEM00）和具有轨道角动量的涡旋光束（LG01）, 二者在光频率上具有频差。为了研究两个横模的频率差调谐特性, 采用温度与电压相结合的调谐技术方法, 实现拍频信号在不同频率范围的连续调谐。理论计算分析了两模式频差分别与温度和电压的对应关系, 实验实现了频差的大范围可调谐性, 并对频差的调谐精度进行了测量分析。结果表明, 频差与温度和电压之间都呈现出良好的线性关系, 并得到对温度和电压的调谐斜率分别为3.14GHz/K和1.76MHz/V。该研究能够更好地分析双偏振谐振腔直接产生涡旋光束现象, 并在激光通信和激光雷达探测等技术领域具有应用价值。

设计了一种端面泵浦扭转模腔双频Nd∶YAG激光器系统, 该激光器以偏振分光棱镜作为偏振元件, Nd∶YAG晶体的两端各放置一个四分之一波片, 在垂直于腔轴的平面内旋转其中一个波片, 输出连续可调谐双频激光, 最大调谐范围为一个激光谐振腔纵模间隔.采用琼斯矩阵进行了理论分析, 得出频率分裂量与波片转角成正比关系.实验研究了扭转模腔选模特性、纵模分裂特性和偏振特性.结果表明：两个四分之一波片正交时, 激光器输出线偏振单纵模激光, 扭转模腔失谐时, 单纵模分裂为两个正交的线偏振模, 实验获得的最大频率分裂量为3 GHz.实验结果与理论分析一致.该连续可调谐双频Nd∶YAG激光器结构简单, 可用于激光干涉测量和微波光电子等领域.

由兰姆半经典激光理论可知，固体激光器中两个模式能否同时振荡取决于两个模式之间的耦合程度，其定义为增益竞争引起的互饱和系数与自饱和系数之比。实验中，利用两个四分之一波片搭建了双频Nd∶YAG固体激光器，实现了频差从30 MHz到1.3 GHz连续可调的双频激光输出，在此基础上，测量了两正交偏振模式在不同频差输出条件下的噪声功率谱密度，计算出表征两个模式间增益竞争程度的耦合系数。理论上，根据兰姆半经典理论推导出耦合系数的表达式，验证了实验中耦合系数随着频差增加而减小的变化趋势，分析了影响耦合系数的因素，为进一步优化双频固体激光器提供理论基础。

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。

为了产生频差可调谐1 064 nm双频激光输出, 设计了一种扭转模结构双腔双频Nd∶YAG激光器, 其两个驻波谐振腔共用相同的Nd∶YAG增益介质, 以扭转模结构消弱增益空间烧孔效应, 使Nd∶YAG激光器的两个驻波腔均以单纵模振荡, 从而获得正交线偏振1 064 nm双频激光输出.理论分析了扭转模结构激光单纵模选择原理和双频激光同时振荡原理, 实验研究了双频激光振荡特性和频差调谐特性.研究结果表明：双频Nd∶YAG激光器的两个谐振腔能够同时以线偏振单纵模稳定振荡输出, 其频差大小可随激光腔长的改变而调谐, 频差调谐范围可达1个纵模间隔, 实验观察到的频差调谐范围为0.3 GHz～3 GHz.

基于全光纤以及主控振荡功率放大器,设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064 nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064 nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50 mW,通过放大系统将双频功率放大到10 W。通过实验及分析得出两束频差为150 MHz的激光功率比率在放大之后保持不变,且经过放大的激光信号中,拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。

基于微片Nd∶YAG 正交偏振双频激光器, 研究了若干重要的双频激光器腔调谐现象, 包括光强调谐、频差调谐、子谐振腔效应及频差闭锁等, 给出了实验结果和数据。腔调谐下, 正交双频的频差调谐量约为350 kHz; 存在子谐振腔效应时, 频差调谐量最大可达到2 MHz; 未发现明显频差闭锁现象, 频差最小值可达到14 MHz。

激光回馈现象得到了广泛的研究和关注，而多普勒测速是激光回馈研究中的一个重要分支。介绍了激光回馈多普勒测速技术的基本原理，以及3种不同类型的基于激光回馈原理的多普勒测速技术，总结了其工作原理以及优缺点，并对激光回馈多普勒测速技术的发展方向进行了探讨。

A novel precise force measurement based on a Y-shaped cavity dual-frequency laser is proposed. The principle of force measurement with this method is analyzed, and the analytic relation expression between the input force and the change in the output beat frequency is derived. Experiments using a 632.8-nm Y-shaped cavity He-Ne dual-frequency laser are then performed; they demonstrate that the force measurement is proportional to a high degree over almost five decades of input signal range. The maximum scale factor is observed as 5.02 \times 10^9 Hz/N, with beat frequency instability equivalent resolution of 10^{-5} N. By optimizing the optical and geometrical parameters of the laser sensor, a force measurement resolution of 10^{-6} N could be expected.