为了提高Y 型腔正交偏振氦氖激光器的输出光特性，对激光器的腔体结构、增益区光路以及偏振分光片的加工工艺进行改进，研制出了新型一体化Y 型腔正交偏振氦氖激光器。介绍了该激光器的基本结构和工作原理，实验测试了激光器的输出光模式、输出光功率、频差闭锁特性和频差稳定性。与先前分立式结构的Y 型腔正交偏振激光器相比较，详细分析了改进后的激光器的优势，特别指出了其在频差稳定性方面的提升。实验结果表明，利用一体化Y 型腔结构可以实现激光器的频率分裂；通过调节P 子腔反射镜上压电陶瓷的电压，可以线性调节激光器的输出频差；相比于分立式Y 型腔激光器，一体化Y 型腔正交偏振氦氖激光器的输出光功率提高至647 μW，频差闭锁阈值降低至12 MHz，频差范围提高至12~1038 MHz，频差稳定性提高至1.2×10⁵ Hz。

研制了基于Y型腔结构的正交偏振氦氖激光器，介绍了该激光器的基本结构和基本原理。实验研究了该激光器的输出光模式、输出光功率、输出光频差调谐特性和频差闭锁特性。通过改变共用段反射镜上压电陶瓷的电压，观察了激光器闭锁状态时两偏振光光强随着总腔长调谐变化的规律，并分析了闭锁状态下不同偏振态纵模之间的相互作用机理。与以往产生双频激光的方案进行对比，分析了Y型腔正交偏振氦氖激光器的特点，给出了其在频差稳定性方面的优势和制约因素。实验结果表明，利用Y型腔结构可以实现氦氖激光器的频率分裂，激光器最大输出功率约为235.2 μW；通过调节共用段反射镜上压电陶瓷的电压可以线性调节激光器的输出频差；实验中激光器的频差为22~1 018 MHz，闭锁阈值频差约为22 MHz。

建立了Y型腔正交偏振激光器光强调谐实验系统，通过改变非共用腔腔镜上的压电陶瓷电压来改变分裂频差，通过改变共用腔腔镜上压电陶瓷电压实现共用腔调谐。报道了不同分裂频差下共用腔调谐过程中激光器的光强调谐曲线和相应的拍频变化曲线。采用三阶微扰近似下的兰姆半经典气体激光器理论，较为全面地分析和总结了影响光强调谐规律的各种因素及影响机理。理论分析表明在采用氖双同位素的Y型腔正交偏振激光器内，纵模的单程损耗、单程增益、相邻纵模间的分裂频差等因素通过光强的自洽方程影响纵模竞争的强弱及竞争结果。总结了不同频差下的光强调谐和拍频变化规律，并对其进行了理论分析与解释。