2 μm激光器作为中波红外固体激光器的泵浦源方案之一,由于可以获得较高的中波红外激光输出,因此逐渐得到重视。设计了一种基于1 940 nm光纤激光器泵浦的高平均功率准连续Ho∶YLF激光器,并对其进行了实验研究,表明在Ho离子掺杂浓度0.5%、晶体长度35 mm、晶体控温20 ℃时,采用双棒串接、平凹腔L型结构获得了36 W的准连续2.067 μm激光输出,其最高光光转换效率为51.4%,重复频率20 kHz,脉冲宽度121 ns,谱线宽度小于3 nm。实验结果验证了采用1 940 nm光纤激光器泵浦作为泵浦Ho∶YLF获得高功率准连续2 μm激光的可行性。

串级二极管悬浮电极支撑控制系统主要包括支撑结构、驱动电路和同步控制三部分。支撑结构采用基于电磁铁工作原理的支撑针，对悬浮电极进行三点定位；驱动控制采用高压脉冲电容放电驱动螺线电磁铁，使电磁铁支撑针在5 ms内移动30 mm，悬浮电极在撤去支撑的5 ms内自由落体125 μm；同步控制采用螺线电磁铁线圈信号作为同步控制初始信号，对该信号延时5 ms，触发“闪光二号”的前级触发源，启动“闪光二号”主机工作，实现螺线电磁铁与“闪光二号”主机的同步。使用该套支撑控制系统用于串级二极管前期研究，初步实现了两级间隙串联工作。

为了获得高功率高效率3 μm～5 μm中红外激光输出，利用双声光调Q晶体，通过高重复频率驱动调Q同步技术和LD侧面泵浦双棒串接技术，获得高功率高光束质量1.06 μm激光双端输出，外置起偏器获得4束激光输出，利用波片偏振旋光原理，实现4束偏振态一致的激光输出，泵浦非线性晶体PPLT进行频率变换，实现高功率3 μm～5 μm中红外激光输出。在电源输入电流30 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下，获得最高功率10.6 W的3.9 μm中红外激光，1.06 μm～3.9 μm转化效率为9.5%。实验结果表明：通过双声光调Q技术和LD侧面泵浦双棒串接技术，可以实现4束高重复频率窄脉宽1.06 μm偏振激光输出，泵浦PPLT可获得高功率3.9 μm中红外激光输出。

为了研究双块磷酸氧钛钾(KTiOPO4,KTP)晶体串接倍频对于提高绿光倍频激光器的转换效率的作用, 采用长度分别为6mm, 8mm和15mm的3块KTP晶体两两串接组合进行了实验验证, 绘制了单块晶体倍频和双块晶体串接倍频时的转换效率曲线, 并对其进行了比较分析。结果表明, 基频光功率密度从520MW/cm2到750MW/cm2时, 双块KTP晶体正交串接倍频不仅比双块KTP晶体平行串接倍频的转换效率高近10%, 而且比长度是两块晶体之和的单块长KTP晶体的倍频转换效率高近30%。这一实验结果对于提高绿光倍频激光器的转换效率有一定的意义。

报道了一种腔内六棒串接的脉冲Nd:YAG激光器。采用4×4矩阵对晶体棒失调角度对谐振腔光轴的影响进行了理论分析，给出了六棒串接脉冲激光器中晶体棒失调角度的允许范围。在串接实验中，谐振腔采用对称平平腔结构，通过调整每根晶体棒的失调角度到允许范围内，实现了六棒串接脉冲Nd:YAG激光器。在输入电功率86 kW，占空比17%时，获得了平均功率3 018 W的脉冲激光输出，峰值功率17.75 kW，最高单脉冲能量为66 J，光束参数乘积为26.3 mm·mrad，电光转换效率3.5%，长时间工作不稳定性小于2%。

在高功率线偏振基模输出激光二极管(LD)侧面抽运NdYAG激光腔中，热致双折射效应是影响线偏振基模输出功率的主要热效应。利用双棒串接结构，对热致双折射效应引起的退偏效应进行了有效的补偿。在分析谐振腔参数对激光器性能影响的基础上，通过优化设计，在实验中得到了35 W的线偏振基模输出。

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。

用传输矩阵法理论分析了在含热致双折射补偿和不含热致双折射补偿两种情况下，r偏振和偏振对双棒串接激光器谐振腔稳区的影响.选用低掺杂浓度的Nd∶YAG棒，实验上用含90°石英旋光片的双棒对称平行平面短腔获得了最佳实验结果.1 064 nm激光最高输出功率达482.3 W，对应光-光转换效率为40.2％.

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。

多热焦距激光谐振腔与单热焦距谐振腔相比, 具有结构灵活、热管理简便等优点, 然而其热稳定性受到激光头分布等因素影响, 需要优化设计以实现多热焦距激光谐振腔高功率稳定输出。理论分析了激光头分布对多热焦距激光谐振腔热稳定性的影响, 对比了单热焦距双棒谐振腔、双热焦距3棒对称谐振腔和双热焦距3棒非对称谐振腔的热稳定性。根据理论分析, 采用不同热焦距的激光头构成双热焦距3棒串接对称热近非稳腔, 通过优化设计, 当抽运功率为3480 W时, 该连续波1064 nm Nd∶YAG激光系统获得稳定输出, 最高输出功率达1125 W, 光-光转换效率达32%, 光束质量约15 mm·mrad。