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1.55μm的激光器由于其波长处在第三通信窗口,因而在相干光通信和探测等领域具有广泛的应用。开展该波长的高效率、窄线宽、低噪声、单频光源的研究,对于推动光锁相技术、相干光通信和探测系统的发展具有重要价值。非平面环形激光器(NPRO)由于具有稳定性高、线宽窄、单纵模输出、频率可调性高等优点一直受到广泛的关注。本文首次提出采用以Er:glass或者Cr4+:YAG作为增益介质的单块非平面环形激光器可以实现1.55μm的低噪声、窄线宽、单纵模激光输出。本文主要包括如下四个方面:1.三能级固体激光噪声的全量子理论研究:首先分析Er:glass以及Cr4+:YAG增益介质的能级结构,然后建立光与物质相互作用的量子动力学理论模型。接着建立包括泵浦源、激活原子和腔模的量子Langevin方程。通过求解Langevin方程,可以得到激光器的运动方程组。利用一阶近似理论,可以简化激光器的运动方程组。然后利用傅立叶变化求解出该运动方程组,再结合边界条件,推导出强度噪声传递函数和噪声谱。2.单块NPRO设计原理:首先分析了单块NPRO的几何结构和工作原理。然后借助琼斯矩阵和光学等效原理,建立非平面环形谐振腔往返一周的传输矩阵。通过求解传输矩阵,得到本征值,进而求出往返一周的损耗以及顺时针和逆时针方向的最小损耗差。通过优化损耗和损耗差,得到设计单块非平面环形谐振腔的最佳参数。最后用光路追踪软件验证了所设计的谐振腔参数的可靠性。3.光电负反馈环路对激光器噪声的抑制研究:在三能级固体激光噪声的全量子理论研究的基础上,引入负反馈回路。然后借助全量子理论研究引入负反馈回路以后输出激光的噪声传递函数。4.激光器噪声特性仿真分析:首先仿真分析了激光器强度噪声与各个噪声源的关系。然后分析了强度噪声随着泵浦功率的变化趋势,接着分析了泵浦源噪声对强度噪声的影响。最后分析了负反馈回路对激光器强度噪声的抑制效果。