报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成，两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作，有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长， 从而实现合束，获得的激光源中心波长锁定在1061.5 nm和1064.6 nm，两谱线中心间距为3.1 nm，组合光束的输出能量为173 mJ，组合光束的光束质量因子M²为2.8 × 2.2；两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ，在合束方向上的光束质量因子M²分别为2.7和2.1，在非合束方向上的光束质量因子M²分别为2.2和1.9；组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%，组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M²基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求，在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。

在对Nd:YAG调Q激光器进行分析和设计时，研究人员通常选择忽略激光下能级寿命对脉冲波形的影响。当激光脉宽远大于激光下能级寿命时，这种近似一般不会带来太大偏差；而当脉宽达到纳秒量级时，Nd:YAG 晶体约30 ns的下能级寿命对脉冲波形的影响会变得非常严重。建立了Nd:YAG下能级寿命对输出脉冲波形影响的理论分析模型，并对窄脉宽的Nd:YAG调Q激光器的输出波形进行仿真研究。研究结果表明，在窄脉宽激光输出情形下，激光下能级寿命会导致调Q脉冲在主峰后出现尾峰，尾峰能量可达主峰能量的一倍以上。同时建立了Nd:YAG声光调Q激光器实验系统，在与仿真计算近似的条件下测量调Q脉冲波形，观察到与仿真结果一致的尾峰现象，实验验证了理论模型的正确性。

微片固体激光器具有体积小、寿命长等优点，是精密测量仪器的重要光源。构建了平-平、半外腔的Nd:YAG和Nd:YVO₄微片激光器，通过控制压电陶瓷伸缩改变激光器的谐振腔长，同时使用F-P扫描干涉仪和波长计观察纵模和波长。研究了这2种微片固体激光器的腔调谐特性，包括腔长与光功率的关系，激光纵模扫过出光带宽过程的光功率和单、双纵模变化的规律。实验结果表明：腔调谐过程中单、双纵模交替出现，腔长和泵浦电流共同影响激光器的输出模式和光功率。

A Q-switched Nd:YAG laser has been actively mode-locked at a subharmonic frequency for the first time, to the authors’ knowledge. The laser operation mode is provided by a combination of a traveling wave acousto-optic modulator and a spherical cavity mirror. The dynamics of laser generation is investigated. Pulses with a duration of 70 ps and a peak power of about 10 MW were obtained. Also presented are new results on obtaining high-power (∼60kW) picosecond tunable radiation in the ∼620nm region based on frequency conversion of a superluminescent parametric generator pumped by such a laser.

设计了一台可输出1064 nm和532 nm激光脉冲的高能高频激光器，分别用于EAST汤姆逊散射诊断系统对芯部区域和边界区域等离子体电子温度和密度的诊断。该激光器采用电光调Q、卡塞格林非稳腔以及氙灯泵浦脉冲放大器实现频率为100 Hz的3.5 J@1064 nm激光输出。通过两级半导体侧泵浦模块对基频光能量放大，输出激光能量5.5 J@1 064 nm。通过理论计算和分析，确定泵浦模块的放大能力，并与实验结果进行对照。采用LBO晶体对基频光进行倍频，输出能量为3 J@532 nm的脉冲激光，倍频效率为55%。输出基频光光斑直径约为14.51 mm，脉冲宽度11.90 ns，倍频光光斑直径约为17.81 mm，脉冲宽度9.92 ns，激光脉冲呈超高斯平顶分布。重复频率从1~100 Hz可调，汤姆逊散射诊断的空间分辨率达10 ms，为芯部和边界输运垒等微观物理问题的研究提供了条件。

为减弱脉冲激光二极管巴条侧面泵浦Nd:YAG陶瓷激光器热效应影响，提高谐振腔稳定性以及改善激光器性能，文中利用热传导理论对脉冲激光二极管巴条侧泵激光陶瓷产生的温升及热形变场进行了解析研究。依据脉冲激光二极管巴条侧面泵浦激光陶瓷工作状态分析，建立契合实际的热分析模型，通过热传导Poisson方程求解，得到单脉冲侧泵激光陶瓷泵浦时段与泵浦间期两个阶段温度场与热形变场的一般解析表达式。定量地分析了脉冲二极管巴条侧面泵浦Nd:YAG陶瓷三维温场分布、重复脉冲泵浦过程中温度场分布，以及不同泵浦参数对温场的影响，定量分析了达到热动态平衡时泵浦面的热形变量。计算结果表明：当泵浦光功率为60 W，重复频率为100 Hz，束腰半径为150 μm，钕离子掺杂质量分数为1.0 %时，Nd:YAG陶瓷泵浦面产生29.6 ℃的温升，泵浦面与通光面产生0.95 μm和0.99 μm的热形变量。激光陶瓷温度场解析方法解决了使用数值分析法造成研究精确度不高的问题，该方法还可以应用到激光系统的其他热问题研究中，为减弱激光系统中的热问题提供了理论依据。

实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时，偏心对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响及激光器的输出特性。仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致，且经过高斯镜反射率中心时，可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出。存在偏心时，高斯镜反射率半径越小或中心反射率越大，则能量下降越多，脉冲宽度和发散角增大越大。对于反射率半径为2.5 mm和中心反射率为30%的高斯输出镜，偏心0.5 mm时，能量降低7%，脉冲宽度增宽33%，发散角增大20%。激光性能方面，高斯镜反射率半径越小或中心反射率越小，光束质量越好，但效率低。综合考虑偏心影响和激光性能，反射率半径为2.75 mm和中心反射率为20%的高斯镜作为输出镜最佳。泵浦能量为984 mJ时，获得了能量128 mJ，脉冲宽度7.3 ns，光束质量M²因子约4.6的1064 nm激光输出，对应光光转换效率为13%。实验结果为激光器设计和装调提供了参考。

设计了一台紧凑型高温激光二极管阵列侧面泵浦Nd：YAG脉冲激光器。通过半导体制冷器控制泵浦源工作温度在60℃，其发射中心波长为808 nm，谱线宽度为4 nm。模拟了泵浦源在40℃、50℃和60℃条件下60 s内的温度场分布。实验所用激光增益介质为Nd：YAG晶体，尺寸为φ 5 mm×50 mm，掺Nd³⁺摩尔浓度为1.0at.%。采用磷酸二氘钾晶体作为电光调Q开关，在泵浦源电脉宽250 μs，重复频率20 Hz、1 Hz条件下，获得最大能量为230 mJ、246 mJ的单脉冲输出，对应的脉冲宽度分别为8.4 ns、7.8 ns。光束发散角约为1.6 mrad。设计的Nd：YAG脉冲激光器总的电-光转换效率大于4.6%。