报道了基于半导体激光端面抽运的a切Nd:GdVO4晶体级联自拉曼激光的输出特性。利用Nd:GdVO4晶体的优异激光特性和较强的拉曼增益, 结合使用针对级联拉曼设计的宽带高反腔镜, 在声光Q开光调制下, 成功实现了基于882 cm-1频移的1 309 nm波长二阶斯托克斯激光输出。在10 W入射抽运功率和50 kHz重复频率下, 获得了平均输出功率1.48 W, 脉冲宽度5.3 ns的1 309 nm激光输出, 对应的二阶斯托克斯激光阈值和光光转换效率分别为5.9 W和14.8%。结果表明: 以Nd:GdVO4作为自拉曼晶体, 通过级联拉曼可实现高效二阶斯托克斯激光输出, 对丰富固体激光波长具有重要价值。

采用侧面泵浦Nd∶GdVO4晶体的方式, 利用I类相位匹配LBO(LiB3O5)晶体进行腔内倍频。腔型采用平凹直腔, 利用软件模拟优化谐振腔腔镜曲率半径、腔长以及晶体放置位置等参数, 在最大注入电功率750 W时获得9.7 W的671 nm光输出, 重复频率10 kHz, 发散角7.9 mrad, 电-光转换效率约为1.3%。

为了研究LD抽运的被动调Q Nd∶YAG/GdVO4内腔式喇曼激光器的输出特性，采用Nd∶YAG作为激光介质，GdVO4晶体作为喇曼介质，分别用两块不同初始透过率的Cr4+∶YAG晶体，得到并比较了采用不同初始透过率的Cr4+∶YAG晶体时被动调Q喇曼激光器的性能。测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系。当Cr4+∶YAG的初始透过率为91%、输入功率是5.2W时，得到的喇曼光的最高功率为150.6mW，相应的转换效率为2.9%。结果表明，通过数值求解基频光和喇曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q内腔式喇曼激光器，获得的理论结果与实验结果大致相符。

采用光纤耦合输出激光二极管（FCLD）单端端面抽运Nd:GdVO4晶体的方式，获得高功率单频激光的输出。在实验中，采用四镜折叠环形腔，考虑了晶体的热透镜效应后，优化了环行腔腔型。通过在腔内插入法拉第旋光器和半波片实现激光的单向运转从而抑制空间烧孔效应，在腔内插入标准具后，压缩了单频激光的线宽，获得了连续单频1063 nm激光输出。在18.10 W抽运功率时，获得了7.57 W的单频激光，光光转换效率为41.8%，光束质量因子M2≈1.2。

以解析热分析理论为基础,建立了平板Nd:GdVO4晶体在激光二极管阵列双侧抽运时的导热微分方程。通过方程求解,得到平板Nd:GdVO4晶体内部温度场分布的解析式和热形变分布。温度场和热形变场的数值模拟表明,当抽运光平均功率为10 W,抽运区域为1 mm×1 mm时,4组激光二极管阵列光源在3处不同位置的一维温度场、二维温度场分布和热形变量有很大差异;3处抽运光源位置所产生的温度分布和热形变量对比,得到了抽运光源在位置 1,2 处所产生的温升和热形变量相对较小,位置3处最大。

为构建LD泵浦Nd∶GdVO4/KTP腔内倍频热效应不敏感的激光器系统，提高绿光激光的热稳定性，利用基于传播圆变换理论的Z型腔图解分析方法，得到光斑半径w2、w3随热动力参数1/ft的变换关系，利用Mathematics编程软件计算得到了具有激光晶体热透镜不敏性的Z型折叠腔参数。当激光器腔长参数为170mm, 523mm和152mm时，在20.3W的注入泵浦功率下获得了2.72W的531.5nm连续绿光激光输出，实现光-光转换率13%。通过传播圆变换理论图解分析方法的理论计算和实验研究，发现在1/ft小于0.25cm-1的情况下，该腔在激光晶体和倍频晶体处的光斑大小稳定，热效应不敏感，像散不明显。

研究了激光二极管(LD)端面抽运的主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器的激光特性, 测量了不同抽运功率和脉冲重复频率条件下的平均输出功率和脉冲宽度。当注入的抽运功率为7.44 W, 脉冲重复频率为20 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大平均输出功率为1.3 W, 对应的光-光转换效率为17.4%; 当注入抽运功率为6.8 W, 脉冲重复频率为15 kHz时获得的1174.5 nm拉曼光的最大单脉冲能量为74.4 μJ。与Nd∶GdVO4自拉曼激光器进行实验比较和分析, 实验结果表明主动调Q内腔式Nd∶YAG/GdVO4拉曼激光器可以获得比Nd∶GdVO4自拉曼激光器更高的平均输出功率和转换效率。

采用熔体提拉法生长出了高质量的a轴和c轴GdVO4单晶。测量了GdVO4晶体的室温透过光谱, 结果表明GdVO4晶体的短波透过截止边为338 nm, 长波透过截止边大于3000 nm, 透过范围覆盖紫外、可见、近红外和部分中红外波段, 因此可以在较宽波长范围内实现拉曼激光频移。研究了GdVO4晶体在532 nm和355 nm皮秒激光脉冲抽运下的受激拉曼散射(SRS)。采用腔外单次通过方式, 获得了3级斯托克斯线(557.98 nm,586.86 nm,618.92 nm)和1级反斯托克斯线(508.01 nm), 得到GdVO4晶体一级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为26.6±0.2 cm/GW, 二级斯托克斯拉曼散射的稳态增益系数为14.0±0.2 cm/GW, 受激拉曼散射的整体转换效率达到43%。报道了GdVO4晶体355 nm激发的受激拉曼散射, 观察到2级斯托克斯谱线(365.9 nm,378.1 nm), 在此条件下测得一级斯托克斯谱线的拉曼增益高达114±9 cm/GW。

对激光二极管(LD)抽运的自拉曼Nd∶GdVO4被动调Q激光器进行了详细的理论和实验研究。实验中采用Nd∶GdVO4晶体同时作为激光介质和拉曼晶体,分别用了两块不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体,得到并比较了采用不同初始透射率的Cr4+∶YAG晶体时被动调Q自拉曼激光器的性能。测量了平均输出功率、脉冲宽度和脉冲重复率随抽运功率的变化关系。当Cr4+∶YAG的初始透射率为0.91,输入功率是5.7 W时,得到的拉曼光的最高功率为244.6 mW,相应的转换效率为4.3%。通过数值求解基频光和拉曼光空间分布的速率方程并应用到被动调Q自拉曼 Nd∶GdVO4激光器。获得的理论结果与实验结果大致相符。