激光线宽作为表征激光相干性的重要参数，自激光技术诞生以来就备受人们关注。窄线宽激光器由于光谱纯度高、相干长度长、相位噪声低等优点，被广泛应用于引力波探测、冷原子物理、相干光通信、光学精密测量，以及微波光子信号处理等领域。随着现代信息技术的发展，窄线宽激光器作为这些应用的核心光源，在固有的线宽、噪声等参数得到进一步优化的同时也被期望拥有一些新的性能，如参数的极致调控、时频超稳、波长调谐，以及波长扫描等。激光本征线宽源于自发辐射噪声，激光器线宽压缩的发展历程是研究人员与自发辐射噪声对抗的历程。纵观窄线宽激光的发展历史，激光腔构型从简单的两个反射镜构成的单主腔、多布拉格反射面（DBR）构成的单主腔、分布反馈（DFB）结构构成的单主腔，到激光单主腔加固定单外腔，再到波长自适应分布弱反馈激光构型，其核心思想都是利用反馈信号对自发辐射噪声进行抑制。本文以激光主腔构型的演化发展为叙述脉络，总结窄线宽激光技术的研究进展，对比激光谐振腔构型在激光线宽压缩、噪声抑制思想上的异同，最后重点介绍新近发展的波长自适应分布弱反馈窄线宽激光器，对该类新型激光器的物理思想、核心器件和系统性能进行分析和讨论。

摘要：本文报道了分别采用腔外倍频腔外和频技术以及腔内倍频腔内和频技术实现高功率紫外脉冲355 nm激光输出。采用腔外倍频腔外和频结构,在泵浦功率26 W,重复频率49 kHz时,获得了平均功率3.8 W的355 nm紫外脉冲激光输出,从泵浦光到紫外光的光-光转化效率14.6％,光束质量为M2x=1.44,M2y=1.13,可在250 h内连续不间断稳定激光输出。采用腔内倍频腔内和频结构,在泵浦功率20.9 W,重复频率42 kHz时,获得了平均功率3.2 W的355 nm脉冲激光输出,光-光转化效率15.3％,光束质量为M2x=1.10,M2y=1.13,连续不间断稳定激光输出时间超过1 500 h。

本文通过热传导方程建立了激光晶体在进行主振荡功率放大时的内部温度空间分布模型。在此基础上,比较了单端泵浦与双端泵浦行波放大装置激光晶体热分布的情况,得出了双端泵浦较单端泵浦在热效应上具有一定优势的结论。并且,我们对双端泵浦行波放大装置中的各项参数进行了优化,在分析了双端泵浦主振荡功率放大的激光晶体及泵浦源参数对热分布影响的基础上,设计了掺杂原子数百分比浓度为02％,长度19 mm的激光晶体及腰斑为650 μm的泵浦源,获得了一个激光晶体内热分布较为均匀的双端泵浦行波放大装置。

设计和研制了两台自由光谱区为750 MHz, 精细度300的高精度控温无源光学谐振腔, 分别用于监测自制的双10 W级相位关联连续波1 064/532 nm双波长激光器的单频特性和作为稳频系统的参考腔, 通过将双波长激光器的频率锁定到参考腔, 进一步提升双波长激光器的输出频率和功率稳定性。单频1 064 nm激光器1 min的频率漂移量以及4h内功率波动性分别由未锁定状态的21.82 MHz和±0.97%降低到锁定条件下的9.84 MHz和±0.32%。