为探索同带泵浦掺杂Ho3+激光晶体1.2 μm波段红外激光输出, 采用掺杂浓度为1 at%的Ho3+: LLF激光晶体作为激光增益介质, 应用两种典型准三能级理论模型, 计算了Ho3+在5I6和5I8 能级间跃迁辐射1.19 μm激光的阈值功率, 分析了泵浦光和激光束腰半径、激光晶体长度、吸收损耗、腔镜反射率等参量与阈值功率的变化关系, 得出了吸收损耗是影响阈值功率最敏感因素的重要结论, 确定了泵浦阈值功率的范围, 为后续1.2 μm波段红外激光实验研究提供了可靠的理论参考数据.

研究了不同切割方式下 CLBO晶体四倍频光反射损失情况, 同时给出了激光倍频晶体实现减反射的优化布氏切割方法。对于非线性晶体来说, 适用于激光晶体的布氏切割方法已经不能达到减反射的目的, 这是由于光通过激光晶体后没有新频率产生, 不改变光的偏振状态, 而经过非线性晶体后却有新频率的激光产生, 而这种新产生频率的振动状态与入射光的振动状态总不相同, 这是由相位匹配条件和偏振匹配条件共同决定的, 因而以布儒斯特角将两通光面平行切割的方法不再适合于此类晶体中。通过分析还得出, 采取两通光面以互相垂直的布氏角切割晶体, 可以达到对紫外光减反射的目的。

为了获得百瓦级激光二极管侧面泵浦绿光激光器，设计了双棒串接、双声光调Q的Z型谐振腔结构。依据光束传输矩阵，通过软件模拟并计算了激光晶体内基模半径随屈光度的变化以及倍频晶体附近腔内光场在子午面和弧矢面内的分布情况，筛选出理想的谐振腔参数。在总泵浦功率1080W，声光调Q重复频率为10kHz时，获得532nm绿光最大平均输出功率为174.1W，脉冲宽度为160ns，光-光转换效率为16.1%，光束质量因子M2x＝9.63，M2y＝9.78。实验结果表明，使用双棒串接、双声光调制Z型腔结构，可以获得百瓦级高功率高光束质量532nm绿光输出。

为了研究百瓦级高光束质量绿光激光器,采用激光二极管侧面抽运双棒串接、双声光调Q的方法,依据光束传输矩阵,分析比较了V 型折叠腔内分别置入单、双激光晶体时,其热透镜效应对谐振腔稳定性、折叠臂内光场分布以及倍频晶体处子午光斑和弧矢光斑大小的影响,倍频晶体选用具有抗灰迹特性的Ⅱ类临界相位匹配KTP晶体。当总抽运功率为1200W、重复频率为27.2kHz时,得到了脉冲宽度为130ns的164W准连续绿光输出,光光转换效率为13.7%,光束质量因子M2x＝10.46,M2y＝10.59。结果表明,使用双棒串接、双声光调Q V型腔结构,可以获得百瓦级高功率、高光束质量532nm绿光输出。

为了研究高稳定性、高光束质量589nm黄光激光器,采用双声光调Q T型复合腔结构、激光二极管侧面抽运Nd:YAG,KTP晶体Ⅱ类临界相位匹配、腔内和频的方法,进行了理论分析和实验验证,在总抽运电流为36A、重复频率为10kHz时,获得了最大平均功率可达3.8W的589nm黄光输出,脉冲宽度为135ns。结果表明,使用T型复合腔可以获得高稳定性、高光束质量的黄光激光输出。这一结果对实现黄光激光在医学领域中的应用是很有帮助的。

To obtain high power 589-nm yellow laser, a T-shaped thermal-insensitive cavity is designed. The optimal power ratio of 1064- and 1319-nm beams is considered and the fundamental spot size distribution from the output mirror to the two laser rods are calculated and simulated, respectively. As a result, a 589-nm yellow laser with the average output power of 5.7 W is obtained in the experiment when the total pumping power is 695 W. The optical-to-optical conversion efficiency from the fundamental waves to the sum frequency generation is about 15.2% and the pulse width is 150 ns at the repetition rate of 18 kHz. The instability of the yellow laser is also measured, which is less than 2% within 3 h. The beam quality factors are M<sup>2</sup><sub>x</sub>=4.96 and M<sup>2</sup><sub>y</sub>= 5.08.

为了获得1064 nm，1319nm，589nm及660 nm4波长激光同时输出，设计了双激光晶体同步声光调Q“T”型复合谐振腔。通过软件模拟与计算，筛选出理想的谐振腔参数，使2波长基频光在大泵浦电流范围内能稳定运转。以KTP晶体和LBO晶体为和频晶体和倍频晶体，在泵浦电流为17 A，重复频率为10 kHz时，获得了1064 nm，1319 nm，589 nm和660 nm4波长激光输出，最高平均功率分别为150 mW，80 mW，2．3 W和1．7 W，同时测得589 nm激光和660 nm激光的脉冲宽度分别为110 ns和130 ns。结果表明：使用热稳“T”型复合腔，可以获得4波长激光同时稳定输出。