深度冷却是超冷原子制备过程的关键步骤，是探寻极低温度的关键技术。详细阐述了一种用于⁸⁷Rb原子深度冷却的集成化全光纤1064 nm激光系统的研制方案。激光器采用两级主振荡功率放大的方案，将单一种子源信号进行放大、分束和调控，输出4路具备独立控制的激光，作为制备超冷量子气体的交叉光阱的光源。经测试，激光器在功率、稳定性、噪声等各方面满足原子深度冷却的实验需求。在地面条件下进行的两级深度冷却预实验中，获得了10 nK以下的初步实验结果，这验证了激光器具备实现超冷原子深度冷却所需的全部功能。激光器集成了种子源、放大器和全功能光学平台的功能，其内部模块采用全光纤器件研制，具有集成化、数字化、高稳定、免调试、易维护等优点，经过简易改造能够应用于远程遥控和遥测的超冷原子项目中。

高功率超短脉冲源应用广泛, 在信息、精密加工、医疗、**和基础科学研究等领域备受关注。针对各个领域对高功率需求不断增长的趋势, 分别从种子源、放大技术和堆叠技术3个方面介绍了实现高峰值功率的主流技术, 并对目前出现的新型锁模激光器、新型放大器以及各种脉冲堆叠等重要新技术的实现方法和国内外研究进展进行了介绍。最后对未来超高功率的的实现技术进行了预测和展望。

本文研究并实验了光纤单波长激光器、光纤双波长激光器、以及光纤三波长激光器, 分别发出单波长、双波长、以及三波长激光, 分别用于对位移、台阶高度、绝对距离等参量的高精度干涉测量。利用光纤光栅只反射布拉格波长的特性, 将光纤光栅作为光纤激光谐振腔的反射镜和波长选择元件, 可以使光纤激光器具有单个或者多个独立的但光程重叠的激光谐振腔, 每个激光谐振腔有掺铒光纤作为增益介质。980 nm激光的泵浦下, 光纤多波长激光器分别发出单波长、双波长、以及三波长激光, 每个波长值可以根据需要确定, 两个波长之间的间隔也可以根据需要确定。光纤多波长激光器发出的多波长之间无模式竞争, 每个波长的功率和频率都稳定。每个波长的稳定度达10-7, 能够满足对位移、台阶高度、绝对距离进行高精度干涉测量的要求。

由于机加工零部件其边缘一般都会产生毛刺, 影响到零件的使用。为实现零件毛刺的去除, 采用波长为1 064 nm, 脉宽为200 ns的800 w光纤激光器对6系列铝合金边缘进行了激光去毛刺工艺试验。激光切割就是将激光束照射到工件时释放的能量来使照射面融化并蒸发, 以实现对工件切割, 可利用这一特性对零件大毛刺进行切割。其次可通过改变激光光斑大小来降低能量密度, 使照射面只熔化不蒸发, 实现熔融圆角。基于以上两点, 对铝合金零件进行去毛刺效果实验研究。研究了激光功率、扫描速度、扫描次数和离焦量等参数对去毛刺质量的影响以及各参数的影响权重, 并求得最佳工艺参数为激光功率 560 W, 扫描速度50 mm/s, 焦点位置3 mm和激光功率640 W, 扫描速度60 mm/s, 焦点位置3 mm。可以去除零件毛刺, 且实现融化圆角。

利用啁啾光纤光栅的温度可调谐效应, 提出了一种新型的色散补偿方法.该方法使啁啾光纤光栅处于一个连续的线性温度梯度场中, 通过调节啁啾光纤光栅两端的温度差, 改变其色散量, 实现在以啁啾光纤光栅为展宽器和以体光栅为压缩器的超快激光系统中对输出脉宽的连续精密调节, 并通过实验验证这一方法的可行性.实验结果表明：沿着啁啾光纤光栅应用连续的温度梯度场, 当温差从0℃到50℃变化时, 可以连续地调节啁啾光纤光栅的色散参数.展宽器和压缩器之间的色散失配可以通过调节线性温度场的温度梯度得到补偿, 避免了繁琐的脉宽优化步骤.本文是以啁啾体光栅为压缩器的光纤啁啾脉冲放大系统中通过调节施加在展宽器上的连续线性温度场的梯度, 实现对啁啾脉冲系统中的色散失配进行精密调制的技术方案.

对3 mm厚的C18000铜合金板分别进行了激光焊接和激光填丝焊接研究，重点分析了焊缝的组织、成分和力学性能。结果表明，直接采用激光焊接时，焊缝出现了晶粒长大的现象，显微硬度为90 HV，强度仅为313 MPa；采用ERNiCu-7焊丝进行激光填丝焊时，焊缝内Ni的质量分数自上而下从31%降至10%，焊缝组织为单相固溶体，显微硬度提高到130~180 HV，强度提高到391 MPa，性能优于直接激光焊接的。

为了实现分布反馈式光纤激光传感器(DFB FL)大动态范围、稳定解调, 建立了基于3×3耦合器的迈克尔逊干涉仪解调系统。对该系统所采用的对称解调算法(NPS)和反正切解调算法进行了深入研究。首先, 介绍了基于3×3耦合器解调算法的原理及耦合器不对称时的调校方法。接着, 对干涉仪所需最小非平衡路径长度的选取与系统强度噪声、激光器频率噪声的关系进行了分析。最后, 针对NPS算法与反正切算法最大可解调信号幅度进行了分析对比, 并研究了微分器对对称解调方法解调范围的影响。实验结果表明: NPS算法动态范围高于反正切算法, 微分器的幅频特性不理想会减小解调动态范围。在采样频率为125 kHz、信号频率为1 kHz、干涉仪非平衡路径为100 m时, NPS算法与反正切算法的动态范围分别达到96 dB和 90 dB。用解调前调校的方法, 基于3×3耦合的解调方法动态范围大, 能够实现稳定解调, 满足工程应用要求。

为了满足超远程和高速空间激光通信的需求，设计了一种以1.06 μm光纤激光4支路相控阵作为发射源的通信系统结构。采用53 Mb/s、120 Mb/s、155 Mb/s速率调制的伪随机序列，实验了相控阵种子源和一条支路处调制的2种方案。结果表明: 相同速率下，种子源调制的接收眼图质量较好，通过相位控制，可以进一步提高接收质量。实验中，研究了2条支路光分别调制的相控阵多载波特性，调制信号采用5/5.08 MHz及20/40 MHz两组正弦波，经光束合成和相位控制，在接收端观测到相应的频域信号。实验初步验证了光纤激光相控阵空间通信系统的可行性。

分析了光纤熔接点处的菲涅尔散射光模型,得出熔接点散射光功率与输出光功率成线性关系的结论.利用该结论设计了kW级光纤激光器的振荡器、泵浦源输出功率检测装置,并安装在某kW级光纤激光器上进行了实验.通过建立线性估计函数,利用最小二乘法对光纤熔接点的散射光功率与光纤激光器的振荡器、泵浦源输出功率的关系进行了拟合.通过实验验证了熔接点散射功率与光纤输出功率的线性关系.实验表明利用熔接点散射光功率间接测量光纤激光器输出功率的方法线性度优于4%.