超稳激光是精密测量领域的关键工具，其频率稳定度很大程度上取决于频率锁定稳定度。笔者理论研究了干涉效应对锁频误差信号的影响，并通过实验研究了降低干涉效应的方法，以提高激光的频率锁定稳定度。经过优化后，锁频系统的锁定稳定度相对于参考腔线宽达到了9×10-7。在参考腔线宽为21 kHz（精细度为7.5万）的情况下，将1.5 μm激光的频率稳定度锁定到4.0×10-16水平，接近10 cm参考腔的热噪声极限。本文所提降低干涉效应的方法是研制稳定度高达10-17水平的超稳激光器的重要参考。

薄片激光器可以实现高峰值功率、高平均功率、高光束质量的激光输出，是高重复频率皮秒泵浦源的关键技术之一。基于Yb∶YAG单薄片激光模块设计并搭建了再生放大系统，连续泵浦下获得了平均功率为40.9 W、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为3.4 ns的激光输出，水平方向上的光束质量因子（Mx2）和竖直方向上的光束质量因子（My2）分别为1.12和1.10。基于腔内光束指向主动控制技术，2 h输出的平均功率稳定性峰谷（PV）值和均方根（RMS）值分别为6.42%和0.56%。在600 μs脉冲泵浦情形下，光光效率达16.1%。在10 kHz重复频率下，获得了53.3 W的高平均功率的激光输出，Mx2和My2分别为1.07和1.06。

为了提高激光光斑中心的定位精度, 实现激光稳定输出的功能, 提出了基于四象限探测器的激光稳定集成化系统。首先, 根据四象限探测器的工作原理, 对四象限探测器上光斑的中心位置和偏差量进行理论计算和分析, 然后融合计算机信号处理技术和控制技术对四象限探测器信号进行闭环控制, 并将四象限探测器和光学元器件集成在多轴笼式结构中, 完成了激光稳定集成化系统设计。多次实验数据结果表明: 该系统能100%完成对光斑中心的定位, 稳定性达到94.74%, 3次实验误差的差值最大为2.422 μm。

将保偏全光纤环形谐振腔作为转移腔,实现了1550 nm参考激光器到1572 nm从激光器的频率稳定度转移,并研究了温度对光纤谐振腔长期稳定性的影响。理论和实验表明,仅通过压电陶瓷调谐腔长不能很好地实现频率稳定度转移。因此,提出用压电陶瓷快反馈和温控实现环形腔的稳定度转移,可使从激光器的频率稳定度在积分时间为1 s时的阿伦方差为2×10 -12,在积分时间为1000 s时的阿伦方差为5×10 -12。

建立了微瓦量级的激光功率自动稳定实验装置，通过自动反馈控制声光调制器的衍射效率，实现了激光功率的自动稳定。激光功率稳定后，激光相对强度噪声得到有效抑制，接近散弹噪声极限，激光功率的长期稳定度优于2×10-5(1000 s)。推导了功率自动稳定系统的环路方程，分析了激光功率稳定环路对相对强度噪声的抑制作用。稳定后的激光应用于积分球冷原子钟的钟跃迁探测，对原子钟稳定度的影响小于1×10-13τ-1/2，积分球原子钟的频率稳定度优于5×10-13τ-1/2(τ为取样时间)。

针对选用分布反馈激光二极管(DFB LD)作为激励光源的光声气体检测系统，首先分析了温度和注入电流 对激光稳定性(包括激射波长和输出光功率)的影响。然后提出了一种蝶形封装的DFB LD在光声甲烷检测系 统中的应用方案。实验结果表明，该方案的温控系统和波长调制驱动模式可以产生稳定可靠的光声信号，具 有一定的参考价值。最后根据现有蝶形DFB LD封装在光声气体检测系统中后存在的缺点，探讨了激光耦合 输出方式的改进构想。

本文从理论和实验上研究了具有环状耦合、工作在稳定腔边缘的凹-凸型高功率激光稳定腔.在一台大激活体积万瓦级模流CO_2激光器上进行实验,获得了具有良好方向性的均匀的环状分布近场花样的7kw激光输出.