设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源。该系统包括振荡级、 放大级及后续波长切换系统。为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在 输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究。结果表明：插入波片 后振荡级输出能量提高了10%, 稳定度明显提高。重复频率为10 Hz时, 1064 nm激光经放大后单脉冲 能量可达700 mJ, 其单次通过倍频晶体BBO, 得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ, 四倍频后得 到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ。1 h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6%。

从理论上分析了影响调Q激光器脉冲宽度的因素,利用速率方程建立了 电光调Q脉冲展宽输出过程中反 转粒子数密度、光子数密度、腔损耗之间的变化关系式,并进行了数值模拟,绘出了输出平滑脉冲时的腔损 耗变化曲线,在实验中设计了合适的谐振腔结构,并通过使用两个闸流管作为高压开关控制KD*P上的 电压变化波形,从而控制腔损耗使其满足脉冲展宽的条件,在实验上最终获得了420 ns的调Q激光脉冲。

测试和分析了Er:GSGG的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Er3+的强度参数、 自发辐射跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和吸收截面。结果表明, Er3+在4I13/2和4I11/2能级有较长的 能级寿命,在966 nm和790 nm处有较大的吸收截面,在2.79 μm处有较大的积分发射截面值,数值模拟了在966 nm泵浦下激光输出特性, 在泵浦速率达到一定值时,有较高的量子效率。结果表明Er:GSGG有望成为2.79 μm波段的理想激光晶体。

LiNbO3晶体由于其透光范围广,响应速度快,不易潮解等特点而广泛用于高精度和高速光开关快门。 为了将LiNbO3光开关曝光时间拓宽到纳秒领域从而弥补现有高速光开关的不足,阐述了LiNbO3作为光开关的理论原理, 对多波段通光的晶体长宽比进行了优化设计,并对LiNbO3纳秒级光开关的可行性进行了实验验证。 实验半波电压与理论符合很好,实验光信号和电信号在纳秒级范围内能实现同步响应。 研究结果证实了LiNbO3光开关在纳秒级范围内的可行性,并为LiNbO3纳秒级光开关的制作提供了理论和实验依据。

针对板条、盘片和管状激光器由于不是圆形光斑而难于聚焦及棒状激光器的热效应问题，设计了一种双半圆柱激光器。双半圆柱激光器能实现圆斑输出，而热效应要优于棒状激光器。用ANSYS软件进行的热效应数值模拟分析表明，双半圆柱状激光器比棒状激光器最高温度低25 ℃左右，最大温差低11 ℃左右，最大热应力在棒状激光器的60%以下。

报道了激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG激光晶体腔内三倍频355 nm紫外激光器。实验中采用声光调Q技术, 选用结构简单、紧凑的三镜折叠、平-凹腔设计, 在腔内对1064 nm基波采用I类相位匹配LiB3O5(LBO)晶体二倍频、Ⅱ类相位匹配LBO晶体实现三倍频, 获得了较好光束质量的准连续紫外激光输出。在激光二极管抽运功率为155 W, 声光调Q 的调制频率为5.40 kHz 的工作条件下, 获得脉宽为45 ns, 最高平均输出功率为2.14 W, 光场均匀分布的355 nm准连续紫外激光, 808 nm抽运光到355 nm紫外激光的光-光转换效率达到1.38%, 1 h内输出稳定性为 3.30％。此外, 对影响腔内三倍频转换效率的因素进行了相应的分析研究。

自行研制紫外微加工系统，系统有效工作范围120mm×120mm，最小加工线宽80μm，系统操作简单、运行稳定高效。实验中完成对Nd∶YAG紫外激光器、XY扫描振镜以及F－Theta平场透镜设计。实现波长355nm紫外激光最高平均功率2．13W稳定输出，1h内输出功率波动小于7%；XY振镜最大扫描角度士28°，线性响应速度0．35～0．5ms；F－Theta视场角为士25°，有效焦距为250mm。最后对系统存在的问题进行了分析。