波长可调谐激光器广泛应用于激光雷达、微波光子学、相干光通信、光谱学、精密测量等工业领域。波长可调、光谱相干性高的光源具有良好的系统移植性，且有利于提升通信、测量等系统的信噪比及精度。在激光线宽窄化的同时，实现波长精密、快速、大范围、线性调谐是推动相干光通信、精密测量等领域进步的关键技术之一。窄线宽激光器的调谐主要依赖于腔内的波长选择元件，机械、应力、温控以及电控等方式是目前主流的波长调谐手段。由于受限于调谐器件和装置的控制特性，其调谐速度、精度、范围、线性度等性能在工业应用层面仍面临挑战。鉴于此，本文以光纤为载体，着力研究激光线宽窄化技术的同时，探索与光纤激光系统兼容的波长可调器件，基于调谐器件系统研究可调超窄线宽激光器的关键技术。
　　本文的研究内容如下：
　　(1)深入总结可调谐激光器的研究现状，确立从可调器件到可调窄线宽激光器的研究路线。研究了基于石墨烯光控以及基于偏振转换声控的调谐机制。分析基于布里渊激光的窄带增益、饱和吸收自建光栅的滤波特性以及瑞利散射激光线宽压缩的波长无关性。光栅可控机制及激光线宽压缩原理为可控光栅制备和窄线宽激光的波长调谐提供了理论支撑。
　　(2)研制了两种用于激光调谐的可控光纤光栅。基于石墨烯制备精密光控光纤光栅，实验表明该器件具有波长线性调谐性能，光控响应时间达到10ms、调谐精度达到百MHz量级。基于石墨烯灵敏、快速的热传导性能，提升了传统精密温控的调谐速度。为实现更大范围的快速调谐，提出基于偏振转换的带通声光光纤光栅，该器件具有声光频移抑制特性，实验证明在～35nm波长范围内其调谐线性拟合R2达到0.99421，响应时间达百μs量级。两种可控光纤光栅为激光器的精密、快速、大范围、线性可调提供了器件基础。
　　(3)首次从瞬态光谱的角度揭示了可控光栅的调谐动力学特性。基于耗散孤子—色散傅里叶变换光谱测量系统，表征了声光光栅在快速调谐中的瞬态光谱演化规律，其调谐速度在～4nm调谐范围内可达到13000nm/s。该研究证实了声光光栅在快速、线性调谐过程中具有光谱带宽保持性能，为可调激光系统的搭建及优化提供了指导。
　　(4)提出并搭建了光控精密可调超窄线宽布里渊光纤激光器。通过布里渊窄带增益抑制边模，得到线宽～750Hz的单纵模激光。利用光控光纤光栅，激光器在3.67nm的调谐范围实现了灵敏度为13.2pm/mW，线性拟合R2为0.99897的精密波长调谐，在调谐步长(28pm)接近光谱仪分辨极限下保持良好的线性特性。
　　(5)提出并搭建了基于瑞利散射的光控精密可调超窄线宽光纤激光器。在单纵模运转的基础上，将激光器的线宽进一步压缩至～200Hz。实现精密光控调谐的同时，探讨了瑞利散射在不同激光波长处的线宽压缩特性。
　　(6)提出并搭建了声控大范围、快速可调超窄线宽光纤激光器。通过声光光纤光栅的偏振转换有效抑制声光频移。激光频率、相对强度噪声背底低至10Hz2/Hz、-135dBc/Hz。激光器实现了遍历增益平坦区的大范围调谐，线性拟合R2达到0.99781，且不同调谐通道下保持～2kHz的超窄线宽输出。受限于动态调谐过程中的激光弛豫振荡，其调谐响应时间为800μs。基于声光调谐动力学特性，进一步提出了利用半导体增益优化调谐性能的方案，将调谐范围扩展至36nm(主要受限于腔内器件的工作带宽)，响应时间缩短至～200μs，并有效抑制了在激光调谐过程中的弛豫振荡巨脉冲。
　　本文从可调光纤器件到可调激光系统，深入地研究其静/动态调谐响应特性。提出光控精密可调超窄线宽激光器，利用瑞利散射对激光线宽实现深度压缩的同时，提升了激光波长的调谐响应速度。光控调谐对激光器的远程、非接触式控制有极为重要的意义。提出声控大范围可调超窄线宽激光器，为同时实现激光线宽窄化、快速、高线性度调谐以及波长的大范围扩展提供一种方法。