随着大容量光通信网络的发展和密集波分复用技术的广泛应用,多通道高精度可调谐的光纤激光器成为研究热点。这类激光器不仅有效节省了波分复用系统转换器、激光器以及其他模块的数量,降低了系统的运营维护成本和系统恢复备份成本,而且还可以实现对网络资源的远程动态优化配置,为信号传输带来充分的灵活性和绝佳的动态性能。另外,可调谐激光器在光载波射频信号传输系统、全光波长变换系统、波长路由、光信息数据包交换以及基于波长的局部个体虚拟网络等领域也具有诸多重要的潜在应用价值。目前激光波长调谐器件主要包括光纤Bragg光栅、光纤型F-P腔、声光可调光学滤波器、高双折射Sagnac光纤干涉仪等。这些器件在波长调谐范围、偏振敏感性、波长调谐精度和灵活度与稳定性等方面各有优缺点。以波长调谐精度为例,目前文献报道的基于直流电调制的光纤Bragg光栅的波长调谐精度为0.2nm/V,硅基液晶处理器的调谐精度达到了0.05nm。我们课题组在前期研究的基础上提出一种基于数字微镜器件(DMD)和中阶梯光栅的高精度可调谐光纤激光器。DMD作为一种空间光调制器以其优越的光调制特性在结构光投影、激光全息光刻、光谱成像、光束整形、3D打印等领域得到了广泛应用。中阶梯光栅则借助于超高色散特性广泛应用于紫外和可见光波段的高分辨光谱仪中。本文中我们将DMD和中阶梯光栅应用于光纤激光器中,最终实现了调谐精度0.036nm的16端口 C波段激光输出特性。我们以二维闪耀光栅标量衍射理论为基础,利用VirtualLab建模仿真软件,研究分析了 DMD实现高效率衍射和衍射光束沿原路返回的必要条件,这为基于DMD的可调谐激光器实现灵活选模和构建低插损闭环系统提供了理论基础。在此基础上,为了进一步提高DMD的波长调谐精度,我们引入基于中阶梯光栅的交叉色散结构和二维双焦距准直光路,分析了中阶梯光栅和小阶梯光栅在不同位置下的色散能力以及在激光器系统中理论所能达到的调谐精度,标定了中阶梯光栅在C波段准Littrow条件下的离轴角。研究结果表明,我们通过巧妙的光学结构设计,实现仅利用一片DMD芯片就可独立调谐16端口光纤激光输出,且各端口波长在C波段内无交叉串扰。借助于中阶梯光栅,激光波长信道3dB线宽小于0.02nm,波长调谐分辨率达到0.036nm。在室温下,波长漂移和输出功率波动在1小时内分别低0.013nm和0.07dB。