宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术, 实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出, 输出光束质量与单个合束单元相当, 而亮度和功率得到很大的提高。基于无输出耦合镜光栅外腔光谱合束结构, 实现了单个半导体激光短阵列的光谱合束, 分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量的特性, 获得了70 A工作电流下40.8 W的连续输出功率, 快轴和慢轴方向的光束质量分别为0.41 mm·mrad和9.16 mm·mrad(包含95％能量), 相应的电光转换效率为38.4％, 亮度高达67.90 MW/(cm2·sr)。

宽面发射半导体激光器的光谱合束技术对发展高功率直接半导体激光光源具有重要意义。光栅外腔光谱合束基于光栅的波长选择特性和外腔半导体激光技术,实现单个合束单元的光谱锁定和所有合束单元的合束输出,输出光束质量与单个合束单元相当,亮度和功率得到很大提高。基于两个半导体激光器短阵列叠阵,进行了无输出耦合镜光栅外腔光谱合束实验研究,实现了12个半导体激光器短阵列的光谱合束。分析了光谱合束的输出光谱、输出功率和光束质量,在70 A的抽运电流下,连续输出功率为578 W,光谱带宽为10.26 nm,电光转换效率46.5%。

连续变量Einstein-Podolsky-Rosen纠缠态光场可由工作在阈值以下的非简并光学参量放大器获得,输入耦合镜、输出耦合镜及非线性晶体等光学元件对于偏振方向相互垂直的两束光场的镀膜参数存在差异,具体表现为输出耦合镜的光学镀膜对偏振方向相互垂直的输出光场的透射率不同。结合实验,详细讨论了镀膜参数差异对纠缠度的影响,为进一步提高纠缠态光场的纠缠度提供了参考。

为追求光泵气体THz 激光器更高的输出功率和更好的光束质量，设计制作了金属网栅输出耦合镜，金属网栅输出耦合镜相比传统的小孔输出镜具有很多优势。详细描述了金属网栅输出耦合镜的结构，研究了金属网栅的理论模型。选择g /2a =76 μm/20 μm 和g /2a =76 μm/10 μm 这2组参数制作了金属网栅输出耦合镜，利用远红外傅里叶光谱仪对其THz 波段的透过率进行测试，根据计算仿真得到结论：随着金属网栅线宽2a 的增大，金属网栅的THz 辐射透过率增大。

阐述了平行和楔形衬底复合型输出耦合镜(HOC)的反射率、透射率和损耗的计算方法，特别引入了品质因子进行损耗分析，可正确评价HOC质量的优劣。模拟了楔形衬底中楔角的变化对F-P效应调制的改善程度，楔角增大到0.3°时，HOC的透射率对波长和衬底厚度的微小变化不再敏感。楔形衬底使输出THz光斑在y方向上发生畸变，但0.3°楔角时输出光斑仍可保持较好的高斯形状。

通常激光器通过谐振腔菲涅耳数选取横模, 但zig-zag板条激光器的特殊结构决定无法仅通过调整谐振腔的腔长同时选取厚度方向和宽度方向的横模。采用一维渐变反射率输出耦合镜, 实现zig-zag板条激光器厚度方向的稳定腔和宽度方向的非稳定腔, 可以达到两个方向上同时选取低阶横模的要求。计算厚度方向和宽度方向的稳定/非稳定腔各阶横模的衍射损耗, 得出其选模效果与宽度方向采用一维渐变反射率输出耦合镜的计算结果进行比较, 得出采用一维渐变反射率输出耦合镜的稳定/非稳定腔能够同时实现厚度方向和宽度方向的选模; 理论分析结果已经得到实验的初步验证。