A 60-mW solid-state deep ultraviolet (DUV) laser at 193 nm with narrow linewidth is obtained with two stages of sum frequency generation in LBO crystals. The pump lasers, at 258 and 1553 nm, are derived from a homemade Yb-hybrid laser employing fourth-harmonic generation and Er-doped fiber laser, respectively. The Yb-hybrid laser, finally, is power scaling by a 2 mm × 2 mm × 30 mm Yb:YAG bulk crystal. Accompanied by the generated 220-mW DUV laser at 221 nm, the 193-nm laser delivers an average power of 60 mW with a pulse duration of 4.6 ns, a repetition rate of 6 kHz, and a linewidth of ∼640 MHz. To the best of our knowledge, this is the highest power of 193- and 221-nm laser generated by an LBO crystal ever reported as well as the narrowest linewidth of 193-nm laser by it. Remarkably, the conversion efficiency reaches 27% for 221 to 193 nm and 3% for 258 to 193 nm, which are the highest efficiency values reported to date. We demonstrate the huge potential of LBO crystals for producing hundreds of milliwatt or even watt level 193-nm laser, which also paves a brand-new way to generate other DUV laser wavelengths.

2 μm激光属于人眼安全波段，具有高大气透过率和水吸收特性，能覆盖CO₂等温室气体的吸收峰，因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用。其中，单纵模运转的全固态2 μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势，可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源，在工业、**和科研等领域具有重要意义。目前，实现2 μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法。相比光参量技术，直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点，已成为2 μm全固态激光的主流方式。文中总结了常用的2 μm固体激光增益介质，分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点，综述了2 μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展，并对不同结构激光器的输出特性进行了比较，最后对2 μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望。

全固态单频连续波激光器因其噪声低、线宽窄、光束质量好、功率稳定性高等优点已经被广泛应用于产生非经典光场、冷原子物理研究、引力波探测等诸多领域。随着科学技术的不断发展，传统的全固态激光器的输出功率已经不能满足前沿领域的需求，因此亟需在保持全固态激光器整体性能的同时进一步提升激光器的输出功率。为此首先需要更高的泵浦功率，而这将使激光器内部增益提高，在腔内损耗不变的情况下，原非振荡模式也将满足起振条件，从而使激光器在跳模或多模状态下运转。此外，激光晶体的热效应和损伤阈值也限制了输出功率的提高。本文介绍了一种利用非线性损耗大幅度提升全固态单频连续波激光器的输出功率的技术和方法。通过在谐振腔中引入非线性损耗，使主模经受的非线性损耗是次模的一半。在模式竞争的作用下，谐振腔内的模式被更进一步的选择，从而允许全固态单频激光器在更高的增益下保持单纵模运转。通过在谐振腔内插入多块增益晶体可以有效缓解由于激光增益晶体热效应的限制，从而实现更高功率的单频激光输出。目前高功率全固态连续波激光器的输出功率已经达到了一百瓦的量级，且还在进一步提高。通过在谐振腔内引入非线性损耗，全固态单频连续波激光器的整体性能在得以保障和提高的同时，其应用范围也得到了进一步的推广。

针对共振荧光测风雷达的探测需求，设计和研制了种子注入的Nd∶YAG电光调Q单频1 116 nm脉冲激光器，采用带偏置电压反馈的扫描-触发谐振探测技术，建立了1 116 nm单纵模振荡，并对中心频率稳定性进行分析。最终实现输出1 116 nm激光单脉冲能量6.48 mJ，重复频率60 Hz，输出线宽为33.2 MHZ，脉冲宽度为75.7 ns。通过波长计测量输出光波长，波长稳定在1 116.297 9 nm附近。利用外差拍频，测定120 min中心频率稳定性（均方根）为818.3 kHz。该激光器输出光通过三倍频可变换至372 nm，作为铁共振荧光多普勒测风激光雷达的发射光源，频率抖动量对应的风速测量误差小于1 m/s。

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。