Thermal effect is still the most serious problem: it restricts the high power and high beam quality of solid laser to be further enhanced. The efficient thermal management is an important approach to suppress the thermal effect. In this paper, the thermal effect in a gas-cooled laser diode pumped multislab Nd:glass amplifier operating at a repetition rate is investigated in detail both theoretically and experimentally. The three-dimensional distributions of temperature, stress, strain, and birefringence are calculated by a finite element analysis. Based on these data, the thermally induced wavefront distortions and depolarization losses are determined with considering six slabs and one laser head. It is revealed that the theoretical data are in good agreement with the experimental results: the total wavefront distortion is 6.77λ and a depolarization loss of more than 90% accumulates over six slabs when the heat deposition is 0.7 W/cm3.

介绍了宽频带的高功率钕玻璃激光进行频率变换的意义、存在的困难和目前高效宽带谐波转换技术的一些进展。在详细分析已有的多种谐波转换技术（如光谱角色散技术、啁啾匹配技术、晶体级联、折返点匹配等）的特点和局限性的基础上, 提出一种新颖的宽频带钕玻璃激光三倍频转换方案——组合激光工作模式方案（宽频带激光与窄带激光进行混频）。对该方案的转换带宽进行了数值研究，讨论了其转换带宽提高的内在物理原因，并分析了该方案在高功率激光装置中的应用前景。

提出了一种新颖的宽频带钕玻璃激光三倍频技术——组合激光工作模式（宽带激光与窄带激光混频）方案。数值模拟研究表明: 利用窄线宽钕玻璃激光脉冲，可以缓解宽频带激光谐波转换过程中群速度失配对转换效率的影响，从而提高宽带钕玻璃激光的转换效率；并且该方案可以与目前使用成熟的双和频晶体方案结合，从而能支持目前钕玻璃激光装置能达到的最大带宽约5 nm的高效三倍频（理论上效率达约80%）。

采用1.06 μm纳秒脉冲固体钕玻璃激光器和K9玻璃材质铃形推进器开展了大气呼吸模式单脉冲竖直激光推进实验和相应的数值模拟研究。结果表明,纳秒脉冲激光推进中焦距在推进器构型因素中占主导地位,焦距越大,推进性能越好,焦距相同时,开口张角小、喷管长的推进器获得的冲量耦合系数越大,这与微秒脉冲CO2激光推进的结论不同。分析认为超短脉冲对推进器壁面的热损伤是短焦距推进器性能较差的真正原因。在18 J单脉冲激光作用下,12.5 g推进器被竖直推进24.5 mm,冲量耦合系数达到478.75 μNDK·sDK·J-1。通过与CO2激光推进实验结果比较分析发现,纳秒脉冲激光的单脉冲推进效果要优于微秒脉冲激光。

利用角锥棱镜阵列作为谐振腔的后腔镜，设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔并进行了实验研究。实验中获得了能量大于500 J的 1.06 μm激光脉冲，发散角0.6 mrad左右，电光效率为2.3%。实验采集到的输出光斑不是一系列强度相差不大的子脉冲，而是 中间有一个强峰，周围分布着一系列强度小得多的次峰。最后，对实验结果进行了解释与讨论，提出了利用角锥棱镜阵列进行光束 相干合成的设想。

给出了髙功率钕玻璃固体激光放大器小信号增益特性的时间和光谱分辨的物理模型,该模型包括了激光放大器能量转换的4个主要环节:抽运源、腔传输、增益介质、增益特性与储能效率。该模型详细地考虑了氙灯辐射 的光谱和时间特性, 以及增益介质中钕离子的光谱吸收特性。利用该物理模型,对目前正在研制的口径为300 mm×300 mm高功率钕玻璃固体激光放大器的各单元参数进行了细致的优化,并给出了放大器的增益特性及储能效 率, 模拟计算结果表明, 在23 kV常规工作电压下,放大器小信号增益系数为5.0% cm-1,储能效率为3.0%,满足设计要求。

运用随时间变化的氙灯辐射光谱模型,建立了组合式钕玻璃片状激光放大器动态增益特性的模拟程序,实现了从氙灯放电到引出激光的全过程动态模拟.研究了钕玻璃片的两个重要参数---厚度和掺杂浓度对增益性能的影响.在相同的泵浦强度下,储能通量由片厚度与掺杂浓度的乘积N0D)决定,在N0D相同时得到相同的小信号增益.当N0D比较小时,N0D增加1倍时储能通量增加1.25倍,相应的单片放大器增益提高5.5%,对于7片长的放大器链,总的小信号增益将提高45%;当ND比较大时,储能通量趋于饱和.

报道PTM(pulse—transmission—mode)调Q千兆瓦钕玻璃激光装置的技术特色,总体光路排布,振荡器及总体输出性能.