从双波长激光运转及和频的机理出发，对LD泵浦Nd∶YAG，LBO腔内和频500．8nm青光激光器所使用的光学薄膜进行了设计和制备．在激光反射镜的设计上，为了达到最佳的和频输出，对膜系要求进行了深入分析．采用对谐振腔一端面反射率固定不变并通过对另一腔镜基频光的透射率进行调谐的方法，在给出合理初始结构后，利用计算机对膜厚进行了优化．并采用双离子束溅射沉积的方法，通过时间监控膜厚法成功制备出青光激光器所使用的全介质激光反射膜，在室温下实现946nm和1064nm双波长连续运转，并通过Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体腔内和频在国内首次实现500．8nm青色激光连续输出．当泵浦注入功率为1．4W时和频青光最大输出达20mW．

理论上分析了影响腔外三倍频输出效率的各因素,并对Cr4+:YAG小信号透过率、输出镜透过率、聚焦透镜焦距、非线性晶体尺寸的优化选取以及各元件的合理放置进行了讨论.在最大抽运功率为17W的情况下,获得了336mW的355nm准连续紫外激光输出,重复频率为28kHz,脉宽12ns,单脉冲能量为12μJ,峰值功率为1kW,总的光-光转换效率为2%.

通过对谐振腔镜镀制合理的激光薄膜,成功实现了LD泵浦Nd∶YAG 1.112 μm激光谱线的运转.利用LBO腔内倍频Nd∶YAG/Cr∶YAG结构获得了高重复频率被动调Q 556 nm全固态黄光激光器,在注入泵浦功率为1.6 W时,得到平均功率51 mW,脉冲宽度48 ns,重复频率8.9 kHz,峰值功率高达119 W的脉冲黄光输出.

用KTP晶体对激光二极管端面泵浦的Nd:YAG晶体,Cr:YAG被动调Q产生的1064 nm脉冲激光器进行腔外倍频,用BBO晶体四倍频产生266 nm紫外激光.用15 W的LD阵列,当LD泵浦功率为12 W的情况下,红外(1064μm)调Q平均输出功率为2.2 W,脉冲序列周期为40μs,脉宽为18 ns,峰值功率高达4.9 kW.采用KTP腔外二倍频,532 nrm的绿光输出平均功率为850 mW;用BBO腔外四倍频,266 nm的紫外光输出平均功率高达215 mW,绿光-紫外光光转换效率为25.2%,红外到紫外总的转换效率为9.8%.

利用新型实用的晶体材料V:YAG作为被动调Q元件,实现了激光二极管泵浦Nd:YVO₄的1.34μm激光谱线调Q运转.研究了饱和吸收体小信号透过率对激光稳定性的影响,得出使用小信号透过率T0小的V:YAG可使激光脉冲能量和重复频率稳定的结论.在1.6 W的泵浦条件下,T0为96%、89%和85%时,4 h脉冲能量和重复频率稳定性分别为15%、10%和5%.使用T0为85%的V:YAG,获得了平均功率输出功率96 mW,脉宽8.8 ns,重复频率25 kHz,峰值功率436 W,脉冲能量3.84μJ的实验结果.

用国产半导体激光二极管泵浦Nd∶YVO₄晶体,通过优化膜系,调节1064 nm谱线的线性损耗以达到与弱谱线1342 nm 增益匹配,在室温下实现1064 nm和1342 nm双波长连续运转,并通过Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体腔内和频在国内首次实现593.5 nm黄色激光连续输出,当泵浦注入功率为1.8 W时和频黄激光最大输出达85 mW,光光转换效率为4.7%,功率稳定性24 h内优于±2.8%.

用国产半导体激光二极管泵浦Nd: YVO₄晶体,在室温下获得914 nm激光连续输出,用Ⅰ类临界位相匹配LBO腔内倍频获得457 nm蓝色激光输出.当泵浦注入功率为1.7 W时倍频蓝激光最大输出达20 mW,光光转换效率为1.2%,功率稳定性24 h内优于±3%.

对两种双折射滤光片选频方案进行了理论分析,给出合理的选频结构.实验中采用简单驻波腔,双KTP /单BP的结构,在8 W的泵浦功率下获得了1.12 W的单频绿光连续稳定输出,并对单频激光器稳定运转与外界微扰之间的关系进行了初步的讨论.

全固态黄光激光器大多采用掺Nd3+激光晶体的4F3/2-4I11/2和4F3/2-4I13/2能级跃迁和腔内和频技术来获得,由于在输出光斑质量和功率稳定性方面一直存在较多困难,所以寻找合适的基频光谱线同时利用腔内倍频是一种切实可行的解决方案。通过对Nd∶YAG激光谱线分析以后发现4F3/2-4I11/2这两个能级间部分激光谱线(1112 nm,1116 nm,1123 nm)经过倍频以后正好可以获得黄光激光输出。通过对Nd∶YAG各主要谱线激光参量比较和分析后发现,要想获得增益较低激光谱线1112 nm,1116 nm,1123 nm振荡,可以通过镀制特殊要求的谐振腔膜抑制增益较大的1064 nm,1319 nm,946 nm激光谱线运转来实现。通过对谐振腔膜系的设计以及倍频晶体的合理选择和放置,采用LBO晶体腔内倍频,利用2 W的激光二极管(LD)抽运Nd∶YAG,获得了556 nm黄光激光输出,在1.6 W的抽运功率下,最大输出功率为102 mW,光-光转换效率为6.4%。

V3+∶YAG是一种新型的饱和吸收体,利用激光二极管(LD)抽运激光工作物质Nd∶YAG,V3+∶YAG被动调Q,成功地实现了1.319 μm全固态激光器的脉冲运转。在1.6 W的抽运功率条件下,使用小信号透过率为89%和96%的V3+∶YAG时,分别获得平均输出功率93 mW和192 mW,最小脉冲宽度(FWHM)7.9 ns和9.2 ns,重复频率8.4 kHz和27.8 kHz,峰值功率大于1.4 kW和750 W,脉冲能量11 μJ和6.9 μJ的1.319 μm脉冲激光输出,利用示波器的统计功能,测量了脉冲能量和重复频率的稳定度,结果表明4 h稳定度均优于5%。