基于未来卫星间激光干涉任务的需求，介绍了一种基于迈克耳孙光纤干涉仪稳频的1064 nm激光稳频系统，该系统采用全光纤器件，结构紧凑、体积小、可靠性强。通过拍频测试，得到该系统的频率噪声在30 mHz~1 Hz范围内小于30 Hz/Hz^1/2，频率稳定度在积分时间为1 s和1000 s时分别为1.2×10^-14和3×10^-13。该系统的性能满足LISA任务对稳频激光的需求，有望应用于未来的空间引力波探测任务。

受激布里渊散射效应具有窄带增益的特性，是实现低本底噪声激光器的一种有效方式。基于高Q值光纤环形谐振腔研究低噪声布里渊激光器。通过Pound-Drever-Hall（PDH）锁定技术将泵浦光锁定到8 m长的单模环形谐振腔中，可得到与泵浦光相差一个10.81 GHz频率的反向传播斯托克斯光。采用相关延迟自外差方法测量斯托克斯光的频率噪声。实验结果表明，基于光纤环形谐振腔的布里渊激光器的阈值为5.3 mW，在高频部分（频率大于10 kHz）处，后向斯托克斯光对泵浦光频率噪声的抑制达到30 dB，接近理论抑制极限（34 dB）。

报道了一种mHz至MHz宽频段激光噪声的规范测量技术。通过研制基于迈克耳孙光纤干涉仪的相关延时自外差频率噪声测量装置和具有定标功能的光外差拍频测量装置,结合频谱分析仪和快速傅里叶变换分析仪等标准仪器,规范地测量出了单频激光在mHz至MHz宽频段内的频率和强度噪声特性,并验证了测量结果的准确性。该测量技术有望应用于引力波探测和精密测量等应用中的激光噪声评估。

窄线宽激光器的线宽表征方式通常采用延时自外差法测量技术。 该技术是通过延时光纤差拍产生一个与待测激光线宽相关的洛伦兹频谱, 因此该频谱只具有单一的线宽表现形式。 为了能够观察到激光器的线宽和频率噪声在其傅里叶频率分布下的完整特性, 报道了一种基于β算法计算窄线宽激光器线宽的方法。 该方法是结合频率噪声中的白噪声和1/f噪声分别诱导不同激光线型的理论, 从而确定激光线宽。 首先, 对β算法的基本原理进行了详细的分析说明。 通过基于维纳-辛钦定理, 分析了窄线宽激光器不同频率范围内的频率噪声和激光线宽的依赖关系。 阐明了在截止频率趋于0和无穷大的两个范围条件时, 激光频谱特性从高斯线型向洛伦兹线型演变。 同时推导出使两种线型转换的截止频率表达式, 并将其转换为频率噪声函数, 该函数定义为β分子线。 此时频率噪声分量中高斯线型的总和即为激光线宽计算公式; 其次, 对窄线宽激光器的频率噪声和激光线型进行数值仿真。 将通过OEwaves公司的OE4000互相关零差相位/频率噪声自动测试系统测得的频率噪声谱密度, 带入β算法理论公式中。 结果显示: 1/f噪声导致激光呈现高斯线型, 线宽随截止频率的增加而增大。 而白噪声将导致洛伦兹线型, 线宽不再随截止频率而改变。 此外, 在低频区域, 频率噪声电平远大于其傅里叶频率, 噪声调制系数较高, 该部分噪声可以决定线宽大小。 因此, 高斯线型区域对应的频率噪声的积分, 即为待测激光器的线宽; 在高频区域, 频率噪声电平与其傅里叶频率相差较小, 频率波动较快, 噪声对线宽影响可以忽略。 并且频率带宽在截止频率范围内, 计算的线宽误差较小。 最后, 实验上运用β算法对RIO公司的1 550 nm低噪声窄线宽激光器的频率噪声功率谱密度进行积分计算, 成功获得了其不同傅里叶频率分布下对应的激光线宽值。 其中β分子线将频率噪声中的白噪声和1/f噪声分隔两部分: 当频率噪声谱密度大于β分子线时, 激光即为高斯线型, 线宽随频率积分带宽的增加而减少; 而频率噪声谱密度小于β分子线时, 激光呈现洛伦兹线型, 线宽为定值不再改变。 同时为了对β算法进行实验验证, 搭建了延迟光纤为50 km、 移频频率为60 MHz的延时自外差法测量系统。 对注入电流为110 mA的RIO 1 550 nm低噪声窄线宽激光器的线宽进行实验测量, 测量结果表明激光线宽为1.8 kHz, 与上述β算法中2.8 kHz的频率带宽积分结果一致。 充分证明了此算法的准确性。 β算法可以对任意类型的窄线宽激光器进行线宽表征, 对窄线宽激光器的研究具有重要意义。

单段式分布式反馈(DFB)半导体激光器的频率调制相位响应曲线在0.1～5 MHz之间, 且具有180°的相位反转, 其作为从激光器的光学锁相环(OPLL)结构难以实现锁相。为解决单段式DFB半导体激光器的锁相问题, 在单环反馈回路中加入可调超前移相功能电路和可调增益功能单元, 并优化相移参数, 实现MHz量级线宽DFB激光器相位的锁定。改进后OPLL在锁相状态下的残余相位噪声为0.012 rad2, 激光器线宽从2 MHz压窄到10 kHz。研究了反馈环路的环路增益对OPLL锁相性能的影响, 并给出了最优的环路增益控制参数。