为了获得高功率的单频可调谐1342 nm激光,研究了一种注入锁频Nd∶YVO₄环形激光器。以1.0 W可调谐单频连续1342 nm激光为种子光,“8”字环形谐振腔为从激光器功率腔,基于PDH(Pound-Drever-Hall)锁频技术实现了环形功率腔的锁定,获得了8.3 W的单频连续可调谐1342 nm的激光输出。

光致漂移速率是用来衡量光致漂移效应大小的重要参数,对光致漂移研究具有重要意义。利用强碰撞模型描述光致漂移过程中锂原子与缓冲气体的碰撞作用,并考虑了超精细结构和能级简并对光致漂移过程的影响,通过建立速率方程来表示不同速度的锂原子在各能级上的布居,从而获得锂原子的漂移速率。同时研究了激发光波长、激发光功率密度、缓冲气体压强、缓冲气体种类、气体温度等对锂光致漂移速率的影响。由理论计算结果可以看出,利用该方法计算所得的漂移速率随各参数的变化关系基本符合光致漂移的物理原理分析和相关文献中的实验结果规律。

报道了一种侧面抽运双Nd:YAG棒串接的高功率全固态准连续绿光激光器。设计了非对称直通谐振腔结构，以90°石英旋转片补偿热致双折射，采用双声光Q开关调制，采用Ⅱ类临界相位匹配LBO晶体腔内倍频，在总抽运光功率约1.8 kW，重复频率为10 kHz时，获得了最大平均功率为310 W、脉冲宽度为51 ns的532 nm绿光输出，光束质量因子M2约为40，光光转换效率约为17.2%。实验验证了石英旋转片补偿热致双折射的作用。

描述了一种可调谐全固态Nd:YVO4/LBO倍频连续671 nm环形激光器的结构参数和相关实验研究。激光器采用四镜环形腔结构，利用880 nm激光二极管(LD)端面抽运YVO4-Nd:YVO4复合晶体和Ⅰ类相位匹配的LBO倍频方式，加入TGG旋光器和λ/2波片组成的光学单向器实现单向运转，通过对法布里-珀罗(F-P)标准具角度和腔镜压电晶体电压的调节实现了激光输出波长671 nm附近的调频。在抽运功率为23 W，吸收抽运功率为14.5 W时，输出单频671 nm连续红光最高功率为1.08 W,光-光转换效率为7.4%；加标准具调谐时，获得了最高功率为738 mW的可调谐红光输出。

主振荡功率放大是获得高功率脉冲染料激光的有效模式,染料激光脉冲在放大过程中,与抽运激光脉冲的时序匹配是获得高效转换的基本条件之一。采用速率方程对高重复频率、调Q和倍频Nd:YAG激光正向抽运脉冲放大过程进行了数值模拟,研究了实际应用中,抽运激光脉宽大于染料激光脉宽条件下的放大过程的时间特性。结果显示,当最佳时序匹配时,抽运激光脉冲峰值相对信号激光延迟具有纳秒量级的滞后,抽运激光脉冲越宽,滞后越多,同时,染料分子的激发受激辐射再激发的动态过程造成放大后的染料激光脉冲被展宽,分析显示采用固定抽运激光脉冲峰值位置的方法进行时序控制是可行的。

从速率方程出发,从理论上研究了原子多步电离过程中激发和电离激光的功率密度合理配置问题.对典型三步三光子电离过程的计算结果表明:在总泵浦激光功率一定条件下,存在一个最佳的激光功率分配方式,这个最佳激光功率分配对应着最高的原子电离几率.给出的结果与以往从饱和激发条件得出结果有很大不同.这里所采用的方法可以推广到更复杂的原子多步激发电离情形.

对于多台固体激光器抽运的脉冲染料激光主振荡-功率放大(MOPA)链,在放大器中,抽运激光与染料种子激光不仅在空间上要求匹配,而且激光脉冲在时间上也要求匹配。为此,提出了进行激光脉冲时序的控制方法。该方法采用光纤、光开关和随机重复采样等技术实现快速激光脉冲的计算机数据采集。根据实验,抽运和染料激光脉冲的时间匹配最好时,它们的峰值几乎是重合的,由此提出以脉冲峰值处作为延迟时间的测量点来排除脉宽变化的影响,以及采用二次多项式曲线拟合的数据处理技术来排除峰值处延迟时间的测量干扰,实现抽运激光脉冲时序纳秒级的测量和闭环控制。控制系统的手动单步控制误差和延迟时间测量误差小于±0.2 ns,闭环控制精度可达±1 ns。

对抽运激光的提取效率是染料激光放大器的重要指标,染料激光放大器的提取效率受到泵浦激光抽运方向的影响.文章从纵向抽运的脉冲染料激光放大器的速率方程推导了抽运光顺向抽运和逆向抽运时放大器提取效率的表达式.采用倍频绿光(532nm)Nd:YAG固体激光器进行了不同方向抽运脉冲染料激光放大器的实验研究.理论计算和实验结果都表明了在纵向抽运的染料激光放大器中,随着放大器级间增益的增加,抽运光提取效率逐渐下降,而且采用逆向抽运方式比采用顺向抽运方式获得的抽运光提取效率要高.

推导了准稳态下横向抽运的脉冲染料激光放大器的简化速率方程,提出了双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的设计原则和设计方法。应用高功率脉冲染料激光放大器的物理设计结果,研制了输出功率为50 W的脉冲染料激光放大器的实验装置。采用铜蒸气激光(CVL)作为抽运光,在此染料激光放大器上进行了实验研究,获得染料激光输出功率为52 W,抽运激光功率提取效率为41%。给出了染料激光波长、注入染料激光功率以及抽运激光的时间和空间匹配特性与染料激光放大器输出激光功率和抽运激光功率提取效率的相互关系,讨论了染料溶液浓度对双侧横向抽运方式的脉冲染料激光放大器的输出光束质量的影响。

从理论研究出发，用激光增益理论推导得到了在平衡状态下忽略染料分子激发态吸收时，高功率脉冲染料激光放大器物理设计的简单方法，同时以铜蒸气激光器双侧抽运的平均输出功率52.5W的脉冲染料激光放大器为例，对其物理尺寸进行了模拟设计。