光纤激光器的线宽是反映激光雷达空间分辨率与激光精密测量系统测量精度的重要指标，在工程实践中具有重要的应用价值。基于线宽测量与光自注入反馈法的基本理论对比加入优化结构前后光纤激光器的线宽，并通过实验探究光自注入双腔反馈结构对光纤激光器线宽特性的优化作用。搭建复合环形光纤激光器与自注入双腔反馈线宽优化结构，并采用延迟自外差法对输出光的线宽进行测量。实验结果表明，光自注入双腔反馈结构可以将光纤激光器的平均线宽从1.782 kHz进一步压缩到1.319 kHz，实现更窄线宽的激光输出。

制备了高品质因子的法布里-珀罗（F-P）光学微腔，采用溶于液体的有机染料罗丹明6G（R6G）作为增益介质，实现了单模光微流激光的产生，激光的半峰全宽为0.260 nm。在水的摩尔分数分别为1.09%，5.98%，11.91%，20.42%，30.75%，45.27%，51.89%的不同混合物溶剂（无水乙醇和去离子水）中实现了单模激光的产生，发现随着含水量的增加，中心波长向长波长方向移动，而当水的摩尔分数超过45.27%后，单模激光的中心波长开始向短波长方向移动。并根据单模激光波长的移动实现了混合溶液折射率的测量。测量结果及分析表明：最小可测量的折射率差值为6.31×10-4 ，测量灵敏度为411 nm/RIU（RIU为单位折射率），并对测量的结果及误差进行了分析。

基于微分几何理论, 提出了一个通过零动态控制实现同结构单模激光Lorenz系统的混沌同步控制方法。对于误差动力学系统, 通过动态扩充相对阶和部分状态反馈线性化获得两个子系统, 分别独立设计控制器形成复合控制。对于非最小相位系统和最小相位系统两种情形的模拟仿真, 验证了方法的有效性, 表明了对同类问题的适用性。

设计了一种基于915 nm半导体激光单端抽运的单纤准单模全光纤激光振荡器，其工作波长为1080 nm，输出功率可达2.02 kW。结合理论和实验，研究了增益光纤长度、受激拉曼散射(SRS)和输出功率之间的关系。通过对增益光纤长度进行优化，在保证大于2 kW激光功率的前提下，实现了高SRS抑制比的激光输出，输出激光中SRS功率占比约为0.8%。180 min内激光器的功率不稳定度小于±1%，光-光转换效率约为70%。通过合理设计光纤盘绕，有效抑制了光纤中光的高阶模式，在满功率输出时成功地获得了准单模激光(光束质量因子M2≈1.5)，并对该激光器在激光切割中的应用进行了研究。

为了改进单模激光系统的稳定性, 在单模激光损失模型中输入偏置信号的调幅波, 用线性化近似方法计算了输出光强的功率谱, 得到功率谱与低频调制信号频率、量子噪声实虚部间的关联系数的变化规律。结果表明: 当低频调制信号频率增大、量子噪声增大、自饱和系数减小、量子噪声实虚部间的关联较强时, 系统的功率越小, 单模激光系统的稳定性越好。同时发现, 载波信号的振幅对激光系统的功率谱也有很大影响。

采用 976 nm 锁波长激光二极管(LD)双向泵浦掺Yb全光纤激光器, 单谐振腔输出1.2 kW近单模激光, 总光光转换效率为70.8%, 光束质量M■■≈1.03, M■■≈1.55, 实验验证在千瓦功率量级内, 正、反泵浦相互影响不明显。光纤激光器从阈值电流到最大电流范围内, 输出功率随泵浦功率曲线基本线性, 在1 kW功率下做8小时稳定性测试, 稳定度在2%以下。激光器可在宽温度范围内工作, 温度循环试验表明, 输出功率随温度变化具有较好的一致性。

提出了利用时间延迟反馈控制的方法来抑制单模激光系统的涨落。通过小时间延迟近似, 导出了单模激光场的定态几率分布函数的解析表达式, 计算了激光强度的平均值、归一化方差和偏度系数。结果发现, 时间延迟反馈控制能很好的抑制激光系统的涨落。同时利用Matlab进行了相应的数值计算模拟。结果显示, 数值模拟的结论与解析解符合得很好。

采用线性近似法计算了单模激光损失模型在输入偏置信号的调幅波时的光强关联函数C(t).发现光强关联函数C(t)随时间t的演化存在多种变化形式(不规则周期递增、递减等多种振荡形式).结果表明: 当a0=0.1时, 出现平坦的不规则周期性振荡; 低频调制信号频率Ω可调整不规则周期振荡的周期; 量子噪音强度Q和高频载波信号频率ω能改变曲线C(t)的初始值和周期.

目前，硅光子集成在光通信和信号处理、微电子系统的片内和片间互连领域成为研究热点。虽然其基础元件如波导、输入/输出(I/O)耦合器、波分复用器、调制器和光探测器性能达到了一定水平，但是硅光子集成回路仍面临挑战，原因是硅基激光光源的制作仍然是一个技术难题。综述了近年来硅基混合集成激光器的进展，介绍了课题组的研究成果。将微结构引入到硅基混合集成硅波导输出激光器中, 提出了新型的III-V/硅混合集成的微结构硅波导输出单模激光器。此新型激光器工作在通信波段。其中，InGaAlAs 增益结构是通过晶片直接键合的方式与具有微结构的SOI（Si/SiO2/Si）集成。激光器模式选择机制是基于SOI 中的周期微结构，仅通过标准光刻即可实现。微结构激光器室温连续输出为0.85 mW，脉冲输出为3.5 mW，边模抑制比为25 dB。