模拟分析了在不同入射泵浦光半径下MgO∶PPLN晶体的热分布，考虑晶体在工作时中心轴线附近产生的温度升高现象，引入晶体升温参数t，分析优化了晶体温度调谐曲线。实验中研究了MgO∶PPLN光参量振荡（OPO）的逆转换现象，分析了腔镜的参量光反射率和最佳泵浦超阈值倍数的关系，讨论了晶体长度对OPO光-光转换效率的影响。通过优化实验，在温度范围为30~190 ℃内，测得信号光波长连续变化区间为1568.9~1659.8 nm，当泵浦功率为1.12 W、脉冲重复频率为15 kHz、温度为90 ℃时，得到最大平均功率为110 mW、波长为1595 nm的近红外激光输出。

对3.5 μm KTiOAsO4光参量振荡器(KTA-OPO)的温度调谐性能进行研究,仿真计算不同温度下KTA的相位匹配曲线,以及光束与z轴的夹角θ与调谐斜率的对应关系。仿真结果表明,随着θ值的增大,闲频光的峰值波长呈单调递增的趋势,调谐斜率呈单调递减的趋势,且I类相位匹配的调谐斜率普遍大于II类。对于非临界相位匹配(NCPM)KTA-OPO,对其温度调谐性能进行理论和实验研究。实验结果表明,当温度从30 ℃升高到180 ℃时,在II类相位匹配的条件下,闲频光的峰值波长从3463 nm移动到3474 nm,调谐斜率为0.073 nm/℃,理论上的调谐斜率为0.077 nm/℃,实验与理论计算结果相符,说明非临界相位匹配KTA-OPO在不同温度下的中红外闲频光输出波长受到温度的影响小,环境适应性强。

本文针对谐振式光纤陀螺应用需求，提出一种基于激光器温度和 PZT协同控制的频率跟踪锁定控制方案，综合利用激光器温度调谐所具有的大范围、PZT电压调谐的高精度高动态技术优势，实现光纤激光器中心频率对谐振腔谐振频率的跟踪锁定。进行了透射式谐振信号的数学仿真，对温度和 PZT协同控制方案进行了硬件设计和算法仿真，重点分析了频率跟踪锁定方案中控制参数对锁定稳定性的影响情况。完成了激光器频率锁定系统的研制，实现了激光器中心频率对谐振腔谐振频率的高精度、长时间跟踪锁定，常温条件下 1 h频率跟踪锁定精度为 4.8×10-9，变温条件下 5.5 h频率跟踪锁定精度低至 9.74×10-8。上述研究工作为谐振式光纤陀螺长期性能提升奠定了重要的技术基础。

低成本、小型化的波长扫描半导体激光器在光纤传感系统中有着重要作用。设计了一种可进行温度调谐的半导体激光光源驱动电路。该电路系统以ARM单片机作为控制中心，利用热敏电阻采样激光工作温度，并通过半导体制冷器(TEC)进行温度调节，使得激光器能够根据温度调谐实现波长扫描；同时通过背向光探测器(PD)采样激光输出功率，并通过改变半导体激光驱动电流实现对激光输出功率的控制，使得激光器在温度变化时输出光功率保持稳定。实验结果表明，该电路能够长时间可靠地工作，激光器能够实现的最大波长调谐范围为5nm，且输出光功率在整个波长扫描过程中保持稳定。

根据π相移光纤光栅的温度可调谐原理,使用半导体制冷器(TEC)和制冷片控制π相移光纤光栅的温度,从而改变其中心波长。随着温度升高,π相移光纤光栅的中心波长向长波方向线性漂移,温度从0 ℃变化到95 ℃时,中心波长从1548.921 nm变化到1550.664 nm,波长改变量为1.743 nm,灵敏度约为18.35 pm/℃。为了验证π相移光纤光栅温度调谐的特性,采用与其匹配的高反光纤光栅构成了C波段环形腔光纤激光振荡器,利用π相移光栅的窄带滤波特性实现了窄线宽激光输出,并通过控制π相移光栅的温度实现了输出激光波长的连续调谐。

介绍了基于复合腔结构的全固态波长可调谐的连续橙红色激光的输出特性。该复合腔由一个使用周期极化晶体MgO∶PPLN的信号光单谐振光参量振荡器和一个LD侧面泵浦Nd∶GdVO4晶体的1 062.9 nm基频光谐振腔构成。s-偏振1 062.9 nm泵浦光抽运单谐振光参量振荡器产生s-偏振信号光腔内独立振荡。通过复合腔结构的优化设计, 使独立振荡的p-偏振1 062.9 nm基频光与s-偏振信号光在2个子腔的重叠区内通过II类角度匹配KTP晶体的腔内和频过程获得橙红色激光。当MgO∶PPLN晶体的调谐温度从30 ℃ 上升至 200 ℃时, s-偏振信号光的中心波长产生红移, 导致其与p-偏振1 062.9 nm基频光和频产生的橙红色激光的中心波长从620.2 nm 红移至 628.9 nm。同时测得中红外波段闲频光的中心波长从3 714.2 nm蓝移至3 438.3 nm。在30 ℃最低设定温度时,中心波长620.2 nm 的橙红色激光和中心波长3 714.2 nm的闲频光最大连续输出功率分别达到2.0 W和2.9 W。

设计并研制了一种基于复合腔结构的波长可调谐、瓦级连续输出的橙红色激光器.该激光器是由半导体激光侧泵Nd∶GdVO4晶体产生p-偏振1 062.9 nm基频光的谐振腔和使用周期性极化晶体MgO∶PPLN(三个极化周期为29.0 μm、29.8 μm和30.8 μm)的单共振光学参量振荡器组成.在两个谐振腔的重叠区域, 利用II类临界相位匹配KTP晶体对s-偏振信号光与p-偏振1 062.9 nm基频光进行腔内和频.通过对MgO∶PPLN晶体进行三个不同极化周期的调谐和30℃~200℃范围内的温度调谐, 在三个波段(613.4~619.2 nm@29.0 μm、620.2~628.9 nm@29.8 μm和634.4~649.1 nm@30.8 μm)获得了波长可调谐的橙红色激光连续输出, 并在相应波段(3 980.0~3 758.5 nm @29.0 μm、3 714.2~3 438.3 nm @29.8 μm和3 278.0~2 940.2 nm @30.8 μm)获得了波长可调谐的中红外闲频光的连续输出.在30℃最低调谐温度, 通过改变晶体的极化周期, 在613.4 nm、620.2 nm和634.4 nm处测得最大连续输出功率分别为1.52 W、2.21 W和3.03 W, 对应的三束闲频光最大连续输出功率分别为2.36 W @3 980.0 nm、3.17 W @3 714.2 nm和4.13 W @3 278.0 nm.

系统研究了基于周期性极化铌酸锂(PPLN)的Solc型平顶滤波器的温度与电场调谐特性，并给出两种调谐方式的调谐率与优缺点。研究了占空比为0.5的PPLN Solc型平顶滤波器的透射谱对温度的依赖关系，发现透射谱的平顶状并没有因为温度改变而破坏，同时最大透射率也没有衰减，当温度从268 K~328 K变化时，中心透过波长从1570~1528 nm连续变化。进一步研究基于占空比为0.75的PPLN滤波器的电场调谐特性，发现Solc型滤波器透射谱在外加电场作用下依然保持平顶状，且中心波长随外电场变化成线性关系。由于电场调谐源于电光效应，其响应速度可达亚纳秒，拥有温度调谐方式无法比拟的快速响应速度，但受限于击穿电压的限制，其调谐范围比温度调谐要小。