780nm波段的激光光源在科研以及实际应用中有着广泛的用途。如780nm对应的是碱金属铷原子的D₂吸收线,在量子信息存储、激光冷却与俘获原子以及新型量子频标等前沿科学研究领域中有着广泛的用途。而且780nm波段的激光光源可以通过光学参量过程获得光通讯波段1560nm的非经典光场,该波段的量子纠缠态光源在光纤中可以以最低损耗传输而尽量保持其量子特性不受破坏,能够进行长距离传输。近年来,随着外加电场周期极化非线性晶体技术的成熟发展,准相位匹配技术得到了广泛的应用,产生780nm激光光源的比较简捷的方法是采用准相位匹配倍频技术。本文的主要工作就是介绍我们实验小组利用单频半导体激光器种子源注入掺铒光纤放大器获得的1560nm单频激光光源泵浦由周期极化铌酸锂晶体构成的倍频腔,通过外腔谐振倍频技术,产生高效、稳定的780nm激光光源的理论与实验研究。本文首先在理论上分析研究了获得最佳倍频效率的条件,从激光线宽的概念出发,分析计算了泵浦激光线宽对倍频效率的影响,可以作为实验过程的理论指导。泵浦源采用的是光栅反馈的半导体激光器种子源注入掺铒光纤放大器获得的1560nm单频激光光源,倍频晶体采用的是周期极化铌酸锂晶体,倍频腔采用两镜驻波腔。在泵浦功率为960mW时,获得了最大功率715mW的倍频光输出,倍频效率达到73%,并通过锁相放大技术以及电子伺服系统锁定倍频腔,使得倍频光稳定输出。采用半导体激光器种子源注入掺铒光纤放大器获得1560nm单频激光光源,这样的系统结构简单、稳定、高效,但是存在的一个显著缺点就是系统的额外噪声比较高,在一些量子光学实验中,大多期望1560nm激光光源以及780nm激光光源是线宽比较窄,噪声接近散粒噪声极限的理想光源。所以在实验过程中,采用共焦F-P腔弱反馈技术光学锁定半导体激光器,通过改善半导体激光器的运转特性来改善整个系统的运转特性。在激光器自由运转时,测量系统输出1560nm激光的线宽为2MHz,反馈锁定后,线宽压窄到200kHz,同时,1560nm激光光源的强度噪声和位相噪声分别降低了13dB和15dB。激光器自由运转时,测量倍频腔输出780nm激光的线宽为2MHz,反馈锁定激光器后,线宽压窄到300kHz,同时,780nm激光的强度噪声和位相噪声分别降低了11dB和13dB。实验中还测量了激光器反馈前后倍频效率随泵浦功率的变化关系,在同一泵浦功率下,反馈锁定激光器后,倍频效率提高了约2%左右,这是由于泵浦激光线宽被压窄了,与理论分析计算的结果基本吻合。