全固态双波长激光器是指单一激光器同时输出两个波段激光, 具有结构紧凑、可小型化、工作寿命长、可大能量输出和易于操作的优点, 被广泛应用于检测血液中一氧化碳浓度、治疗毛细血管扩张、干涉彩虹全息、倍频产生绿光、和频产生黄光及差频产生太赫兹波等方面。本文对比了多种单掺Nd3+激光晶体的特性, 分析了其产生多波长激光的机理和方法, 概述了基于单掺Nd3+双波长全固态激光器的研究现状, 并展望了这类激光器的发展和应用前景。

8~12 μm波段是大气的一个窗口, 被定义为长波红外波段。该波段激光对雾、烟尘等具有较强的穿透力, 在激光光电对抗、激光遥感、医疗、环境监测及光通讯领域具有重要的应用前景。本文调研了常用的8~12 μm非线性频率变换晶体, 以及基于非线性频率变换晶体的远红外光参量振荡器的研究进展, 对国内外能实现8~12 μm波段激光输出的非线性晶体及激光系统进行了系统地归纳和总结, 通过分析比较得出在8~12 μm波段获得的最大输出能量为毫焦量级, 最大功率为瓦量级。国内该技术与国外有着不小的差距, 主要受制于高重频、高功率脉冲1~3 μm泵浦源技术不成熟及高性能非线性晶体材料研制基础薄弱, 我国在长波远红外固体激光器领域研究进展缓慢, 因此研制大尺寸、高质量远红外激光晶体及输出波长更长的远红外高功率激光器已经成为激光器未来发展方向之一。

2 μm掺钬固体激光器的输出波长处在大气窗口和人眼安全区, 在激光雷达、激光测距、光电对抗和激光医学等方面都有重要应用, 因此在2 μm固体激光器研究领域中成为一个研究热点。 本文介绍了2 μm掺钬固体激光器能级系统及常用的掺钬晶体, 并对基于这些晶体的钬激光器研究进展进行了综述, 最后对2 μm钬固体激光器的未来发展方向等进行展望。

开展了毫秒脉冲激光辐照单晶硅的实验研究, 基于马赫-曾德尔干涉技术测量了毫秒脉冲激光与单晶硅相互作用过程中的在线应力损伤。用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了毫秒脉冲激光辐照单晶硅的数值仿真模型。从理论和实验两方面探讨了毫秒脉冲激光与单晶硅作用时, 相同脉宽不同能量密度下应力场随时间的演变规律。进一步研究了干涉条纹的处理方法, 基于传统x轴投影法提出了用45°投影法来计算材料各方向上的应变, 并对两种处理方法得到的实验结果进行了对比。结果显示: 与仿真结果相比, x轴投影法实验结果的误差为9.5%~29.3%, 而45°投影法实验结果的误差为0.1%~22.6%, 表明用马赫-曾德尔干涉法测量激光辐照单晶硅产生的在线应力损伤时, 采用45°投影法计算材料各方向上的应变结果更为准确。该实验和计算方法为单晶硅在线应力损伤的研究提供了理论和实验上的指导。

为了测量毫秒脉冲激光辐照非透明材料的在线应力及应力应变演化的过程，基于光学干涉理论，针对大功率固体激光器与材料的相互作用，采用马赫-曾德尔干涉的方法，得到了材料损伤的干涉条纹。通过对干涉条纹变化的分析与处理，可以得到材料在线应力及其演化过程。基于光学干涉理论，选择单晶硅作为实验材料，建立comsol仿真模型，并在理论及仿真的基础上开展实验。实验与仿真的r(x)方向误差在11.7%~33.91%之间，z(y，z)方向误差在20.25%~31.34%之间，说明用马赫-曾德尔干涉的方法测量非透明材料的应力具有可行性。实验研究为激光与非透明材料作用过程中在线应力损伤及演变过程研究提供了一个新的方法。

基于瞬态热传导方程，通过积分变换方法求解得到脉冲高斯光束双端抽运Tm:YAG棒的时变温度场解析表达式，进而求得时变热焦距。同时定量模拟，分析了不同抽运功率、重复频率与占空比对脉冲激光二极管双端抽运Tm:YAG棒轴向瞬态温度分布和时变热焦距的影响。模拟结果表明：随着脉冲抽运个数的增加，Tm:YAG晶体棒内温度和热焦距整体均呈锯齿状分布，并最终趋于稳定的周期性分布；随着抽运功率、重复频率与占空比的增加，Tm:YAG晶体棒整体温度升高，且棒两端面中心点与棒轴向中心点温差增大，而时变热焦距整体逐渐变短且波动范围变小。研究成果为进一步研究热效应补偿和谐振腔设计提供了理论依据。

报道了一种激光二极管(LD)端面抽运生长型复合晶体的RTP电光调Q激光器，实现了最高重复频率150 kHz的TEM00模激光输出，并且对比了生长型复合NdYVO4和NdGdVO4晶体在高重复频率电光调Q激光器中的表现。实验表明在中小抽运功率下，具有更大发射截面和适中上能级寿命的复合NdYVO4晶体更容易在高重复频率电光调Q运转下实现高峰值功率的窄脉宽激光输出。在高抽运功率下，相比于复合NdYVO4晶体，热性能更加出色的复合Nd:GdVO4晶体更适合作为高重复频率电光调Q运转的激光增益介质。

采用数值模拟和实验相结合的方法对脉冲激光二极管(LD)抽运Nd:YAG被动调Q激光器输出脉冲间隔特性进行分析。从被动调Q速率方程出发，结合脉冲LD抽运的特点，考虑剩余反转粒子数密度的影响，推导出输出调Q脉冲间隔时间的计算公式。重点分析了抽运脉宽、输出镜反射率、抽运功率和Cr4+:YAG初始透射率对输出脉冲间隔时间的影响。结果表明，数值模拟与实验结果基本吻合。

The lasing characteristics of composite Tm:YAG rod with undoped ends at room temperature are reported. The maximum output power at 2.015 \mum is 6.97 W and the slope efficiency is 41.45%. Focusing point and output coupler are changed to find the optimization condition. The relationship between operation temperature and output power is discussed. Comparison between Tm:YAG and composite Tm:YAG testifies the superiority of composite crystal.