为了研究泵浦带宽和波长飘移对全固态激光器的影响, 进行了光谱分析和热效应分析, 该分析是在准三能级Tm: YAG激光器上进行的。提出光谱模型和晶体热模型, 用来研究不同泵浦带宽下Tm激光器的效率和热效应。在Tm激光实验中, 结构紧凑、高效率的键合Tm激光器得到验证, 中心波长输出在2 013.2 nm。这一激光器的泵浦源是0.1 nm窄线宽的光纤耦合激光二极管, 其输出波长是784.9 nm。最大输出功率为7.96 W, 斜率效率为62.5％, 光-光转换效率为53.3％。当耦合透过率为3%时, 激光功率从1.87 W增大到14.93 W, 激光波长从2 013.25~2 014.53 nm飘移。当耦合透过率为5%时, 输出波长从2 013.91 nm飘移到2 014.26 nm。尽管晶体的最高温度会稍有上升, 但0.1 nm窄带宽泵浦可以有效提高激发效率, 因此具有更高的激光效率。通过综合考虑泵浦带宽和波长飘移以及增益介质的光谱分布, 该研究可以扩展到其他固体激光器来选择泵浦源, 有助于实现高效的激光系统。

研究了室温下784.9 nm和808 nm的激光二极管(LD)抽运Tm/Ho键合激光器, 增益介质是由Tm∶YAG和Ho∶YAG晶体扩散键合而成的Tm/Ho∶YAG键合晶体; 对两种LD抽运源下的Ho激光性能, 包括输出功率、光束质量、输出波长进行对比。低抽运吸收功率下, 采用808 nm LD抽运的激光器效率稍低于784.9 nm LD, 验证了基于Tm/Ho键合增益介质这一新型激光实现机制在抽运波长选择上的宽可适用性。在784.9 nm的抽运波长下, 实现了室温下最高1.89 W的激光输出, 光-光转换效率为26.4%, 斜率效率为40.78%; 在常规808 nm LD的抽运下, 实现了室温下最高1.74 W的激光输出, 光-光转换效率为24.4%, 斜率效率为40.31%。两种抽运条件下, 最高输出功率所对应的激光波长均在2122 nm附近。

报道了一种以二维材料MoS₂作为可饱和吸收体的全固态Tm∶YAG被动调Q激光器。该激光器以785 nm窄线宽半导体激光器作为抽运源,采用平平腔设计,以MoS₂纳米片作为可饱和吸收体,实现了2 μm 波段的被动调Q运转。在吸收抽运功率达到2.02 W时,获得了最大平均输出功率为421 mW、最小脉冲宽度为 423 ns、重复频率为49.36 kHz、最大单脉冲能量为8.53 μJ的脉冲激光输出。结果表明,MoS₂ 是一种可适用于2 μm 波段固态激光器的可饱和吸收体,为产生近红外波段的脉冲激光提供了一种新的方法。

研制了一台高重复频率电光调Q单纵模主振荡激光器。利用高速电子电路负反馈控制系统，在激光器谐振腔内引入一个随光强动态变化的损耗，建立了准连续的预激光状态，在此基础上进行电光调Q，加上谐振反射器的纵模选择作用，最终实现了稳定的单纵模输出。激光重复频率为1 kHz，脉冲宽度为15 ns，最高脉冲能量为2 mJ，在30 min时间内，单纵模几率达100%。激光器结构紧凑，系统简单可靠，已成功应用于激光振荡-放大系统的振荡器中。

We obtain high peak power pulses in megawatt range of the first (1181 nm), second (1321 nm), and third order (1500 nm) Stokes radiation from self-conversion of the 1067-nm laser radiation based on Nd:KGW laser. The maximum output energy of the first order Stokes laser is 35.3 mJ, which is to our knowledge, the highest reported energy in an intracavity Q-switched laser. The third order Stokes pulse is obtained in an intracavity Q-switched laser.

为了研究倍频过程对激光光束质量及光束空间分布的影响,针对典型的高阶高斯光厄米-高斯光束,采用理论计算与实验相结合的方法,得出倍频过程中不同阶数的基频光束对倍频光光束空间分布及光束质量的影响。研究结果表明,随着基频光束模式变差,倍频光束质量严重恶化。而对于相同光束质量的基频基模光束,倍频光光束质量随着入射在倍频晶体上不同的基频光光斑半径基本不变。实验中得到半导体抽运掺钕钇铝石榴石内腔倍频激光器的绿光输出功率为49.5W,波长1064nm的基频光光束质量M2＝4.93,波长532nm的倍频光光束质量M2＝10.2。结果与理论基本相符。

为了同时补偿固体增益介质的热致双折射及热透镜效应,进一步提高重复频率1 kHz激光二极管(LD)侧向抽运高平均功率电光调Q Nd:YAG激光器的输出功率,设计了一种完全消除热退偏损耗的双调Q开关谐振腔结构,此结构在传统调Q谐振腔的基础上沿着偏振片的退偏方向增加了一个调Q谐振支路,并使得激光从增益介质方向输出。实验结果表明,此激光器的单脉冲能量比单Q开关结构的非补偿腔输出能量高出74.7%。当侧面抽运的激光二极管输出脉冲能量达到307 mJ时,激光输出能量达到26.2 mJ,光-光转换效率为8.5%,光束发散角为1 mrad。

为了有效地补偿激光二极管(LD)侧向抽运1000 Hz重复率电光调Q Nd:YAG激光器棒状增益介质内存在的热致双折射损耗，设计了一种新颖的双调Q晶体开关复合谐振腔结构。实验结果表明，设计的双调Q晶体开关结构Nd:YAG激光器输出激光脉冲能量比单调Q晶体开关结构的非补偿腔输出能量提高了56%，当侧面抽运半导体激光器输出功率达到450 W时，激光输出达到30 mJ/pulse，输出光束偏振度优于10:1，激光脉冲宽度约14 ns。并获得6.7%的光-光转换效率。通过对双调Q开光激光谐振腔进行建模，并用求解速率方程对其特性进行理论分析，所得的计算结果与实验结果基本吻合。