This study analyzes the linewidth narrowing characteristics of free-space-running Brillouin lasers and investigates the approaches to achieve linewidth compression and power enhancement simultaneously. The results show that the Stokes linewidth behavior in a free-space-running Brillouin laser cavity is determined by the phase diffusion of the pump and the technical noise of the system. Experimentally, a Stokes light output with a power of 22.5 W and a linewidth of 3.2 kHz was obtained at a coupling mirror reflectivity of 96%, which is nearly 2.5 times compressed compared with the linewidth of the pump (7.36 kHz). In addition, the theorical analysis shows that at a pump power of 60 W and a coupling mirror reflectivity of 96%, a Stokes output with a linewidth of 1.6 kHz and up to 80% optical conversion efficiency can be achieved by reducing the insertion loss of the intracavity. This study provides a promising technical route to achieve high-power ultra-narrow linewidth special wavelength laser radiations.

The phase summation effect in sum-frequency mixing process is utilized to avoid a nonlinearity obstacle in the power scaling of single-frequency visible or ultraviolet lasers. Two single-frequency fundamental lasers are spectrally broadened by phase modulation to suppress stimulated Brillouin scattering in fiber amplifier and achieve higher power. After sum-frequency mixing in a nonlinear optical crystal, the upconverted laser returns to single frequency due to phase summation, when the phase modulations on two fundamental lasers have a similar amplitude but opposite sign. The method was experimentally proved in a Raman fiber amplifier-based laser system, which generated a power-scalable sideband-free single-frequency 590 nm laser. The proposal manifests the importance of phase operation in wave-mixing processes for precision laser technology.

报道了基于掺Yb³⁺石英有源光纤的高峰值功率脉冲单频激光主振荡功率放大器（MOPA）。实验研究了主放大器中有源光纤长度对脉冲单频激光峰值功率、受激布里渊散射（SBS）阈值和光-光转换效率的影响，为优化激光器的转换效率和抑制SBS效应提供了依据。当使用的有源光纤长度为0.9 m时，21 W泵浦功率下脉冲宽度为2.4 ns、重复频率为20 kHz的1064.4 nm脉冲单频激光的平均输出功率为4.37 W，且没有明显的连续波放大自发辐射（ASE）成分，对应的单脉冲能量为0.22 mJ，峰值功率可达91 kW。最大输出功率时脉冲单频激光光谱线宽为279 MHz，光信噪比为45 dB，光束质量因子M²为1.44。

Re:YAG-SiO₂多组分玻璃光纤是以Re:YAG作为纤芯材料，以石英管作为包层材料，采用熔芯法利用拉丝塔在高温下拉制的特种光纤，具有掺杂浓度高、增益大、机械强度高、易与石英光纤熔接等优点，适用于短腔单频光纤激光器。文中介绍了Re:YAG-SiO₂光纤的制备工艺，结合笔者课题组在该领域的研究工作，综述了近年来基于Re:YAG-SiO₂光纤的单频激光技术在1.0 μm，1.5 μm及2.0 μm波段的研究进展，并对Re:YAG-SiO₂光纤的制备及基于该类光纤单频激光器所存在的问题进行了归纳分析，对未来的发展进行了展望。

单频光纤激光器以其独特的窄线宽、低噪声的激光特性，结合光纤系统高光束质量、高集成性以及免维护等应用优势，在冷原子物理、高分辨光谱分析、引力波探测以及远距离相干通信等前沿科学研究和应用领域具有广泛前景。伴随着光纤激光技术的快速发展，单频光纤激光器的性能在过去的二十年间得到了长足进步，单频光纤激光技术的基本体系逐渐建立。近年来，研究人员围绕高性能单频光纤激光器开展了一系列创新工作，在探索单频光纤激光的新机制、新结构，提升单频激光功率、压缩线宽、抑制噪声以及拓展工作波段等方面取得了不俗的研究成果。为此，笔者系统总结分析了近五年来高性能单频光纤激光器的研究进展，及时捕捉当前单频光纤激光领域研究趋势及所面临的新的发展瓶颈，并对单频光纤激光技术在新阶段的发展方向进行了展望。

采用熔融芯法制备出高增益的Yb∶YAG晶体衍生光纤,纤芯内Yb₂O₃的掺杂浓度(质量分数)达到5.25%。光纤在976 nm处的增益系数为12.6 dB/cm,在1550 nm处的传输损耗为1.29 dB/m。采用DBR线性腔结构,将8 mm长的Yb∶YAG晶体衍生光纤作为增益光纤,实现了17.8 mW的976 nm单频激光输出,对应的斜效率为12.1%,激光的信噪比大于45 dB,线宽小于41 kHz。

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。

激光精密测量的测量精度主要受限于光场噪声和各种技术噪声，在去耦合技术噪声后，光场量子噪声成为限制其测量精度的主要因素。文中针对全固态单频激光器强度噪声特性，阐述强度噪声的主要来源及其对功率噪声谱的影响，回顾了传统直流反馈控制、光学交流耦合反馈控制和量子压缩器三种强度噪声抑制技术。通过回顾相关技术的发展历程，总结了强度噪声抑制技术的当前发展水平和未来发展趋势——三种技术相结合的抑噪方案是解决高灵敏度探测的重要途径。