提出了一种基于3×3耦合器的非平衡迈克尔逊干涉仪和相位信号解调的激光器线宽测量系统，基于相位信号解调的微分交叉相乘算法，可对所采信号进行高速实时处理，快速给出待测激光器的频率噪声信息和线宽值。该系统光路结构简单，无须主动控制，测量结果重复性高。考虑采样信号是否同时包含源信号的最大值和最小值这一重要问题，在仿真和实验两种情况下着重讨论了对源信号进行采样窗口为0.5，0.4，0.1，0.05和0.01 s的采样对所测试激光器频率噪声功率谱密度的影响。仿真和实验均表明，使用采样窗口为0.1，0.05和0.01 s未同时包含源信号的最大值和最小值的采样信号计算获得的激光频率噪声功率谱密度幅值偏高。进一步使用β-分割线法对1.5 μm波段商用激光器和实验室自制的2 μm波段激光器进行线宽测量验证，结果表明，使用同时包含源信号最大值和最小值的采样信号处理得到1.5 μm波段商用激光器的线宽值在测量时间为2 ms时为5 kHz，同时本结论可拓展至全波段适用。

在空间下行相干激光通信系统中，激光器的线宽大小会影响通信系统的性能，而窄线宽激光器能有效降低激光器线宽引起的激光器相位噪声，目前已经成为相干激光通信系统的首选。光信号在大气信道传输时，大气湍流会引起光信号强度和相位的波动，从而进一步影响系统的通信性能。针对上述问题，基于四相移键控(Quadri Phase Shift Keying, QPSK)通信系统的工作原理，进一步考虑窄线宽激光器线宽和大气湍流引起的光信号强度和相位的波动，给出了空间下行QPSK通信系统误码率模型。并基于该模型，数值仿真分析了窄线宽激光器对空间下行相干激光通信系统性能的影响。结果表明：大气湍流不仅严重影响系统性能，也会弱化激光器线宽对系统性能的影响。而对于大气湍流影响而言，其引起的相位波动要大于光强波动的影响。此外，随着通信速率增大，激光器线宽对于系统性能影响也会随之降低。文中对于空间下行相干激光通信系统的优化设计和调试具有一定的实际参考意义。

基于大模场面积掺镱光纤搭建了全光纤1064 nm高功率窄线宽光纤激光主振荡功率放大系统，实现了2625 W的最高功率输出，斜率效率76%。最高输出功率时，光束质量为M_x²＝1.273，M_y²＝1.255，3 dB光谱宽度为21.7 GHz，这是目前全光纤激光器在该光谱线宽下实现的最高输出功率。

基于大模场面积掺镱光纤搭建了全光纤1 030 nm高功率窄线宽光纤激光主振荡功率放大系统，实现了3 004 W的最高功率输出，斜率效率69.27%，是目前报道的输出功率最高的1 030 nm波段近衍射极限光纤激光器。最高输出功率时，x，y方向的光束质量因子分别为1.169，1.174，3 dB光谱宽度为0.18 nm，放大自发辐射抑制比达到37 dB。