调Q技术是掺铥光纤激光器获得纳秒脉冲激光输出的主要方式。本文首先介绍主动调Q、被动调Q和增益调制这三种调Q技术在掺铥光纤振荡器中的应用现状，对比和分析三种技术的优点与不足。其次，介绍窄脉宽、高平均功率、大脉冲能量纳秒掺铥光纤放大器的现有典型研究结果和面临的技术瓶颈，并从热管理、非线性效应抑制、放大自发辐射抑制三个方面进行了优化措施分析。最后，对纳秒掺铥光纤振荡器和放大器的技术发展趋势进行展望。

中红外2 μm波段固体激光在工业、**、医疗和科研等领域有着广泛的应用。单掺钬固体激光器是产生2 μm波段激光的重要手段，2 μm激光器还可以为中红外光学参量振荡器提供有效的泵浦源。本文介绍了单掺钬固体激光器的优点，综述了近十年来基于各种基质的单掺钬固体激光器的研究进展，最后对单掺钬固体激光器的未来发展前景进行了展望。

利用激光器实现高光束质量、高峰值功率输出是近年来的研究热点。采用芯层与包层折射率匹配的方法, 同时利用模式竞争的选模特性, 通过模拟晶体波导芯层各阶模的相对增益, 计算出在腔内不同饱和光强下芯层的截止尺寸, 制备了大芯径尺寸晶体波导, 试验研究了大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器输出特性。采用芯径尺寸为320 μm×400 μm的1.0%(原子百分数)Yb:YAG, 包层尺寸为7 mm×30 mm的0.5%(原子百分数)Er:YAG, 长度为77 mm的单包层矩形晶体波导, 平凹腔电光调Q, 获得脉冲能量1.29 mJ@10 kHz, 脉冲宽度10 ns, 光束质量M2=1.15×1.10的输出。试验证明大芯径尺寸晶体波导主动调Q脉冲激光器可获得近衍射极限高峰值功率脉冲输出。

报道了连续红光激光二极管(LD)泵浦的主动调Q翠绿宝石激光器。利用β相偏硼酸钡晶体(BBO)制成的普克尔盒作为主动调Q开关，在V型腔中实现了平均功率为1.16 W的755 nm激光输出，对应的重复频率为10 kHz，脉冲宽度为961 ns，单脉冲能量为116 μJ；通过在腔内插入双折射滤光片(BRF)，实现了728～793 nm的波长调谐，并进一步研究了不同重复频率下的脉冲特性。此外，采用腔倒空技术，成功将脉冲宽度压窄至10 ns，对应的中心波长为767 nm，峰值功率超过3 kW。

实验研究了具有单斜独居石结构的钒酸镧(m-LaVO4)晶体的室温拉曼光谱, 报道了基于 m-LaVO4晶体作为拉曼增益介质的主动调Q内腔式脉冲拉曼激光器。受激拉曼变频实验以波长为808 nm的光纤耦合半导体激光器(LD)作为抽运激发光源, Nd∶YAG晶体为产生基频激光的增益介质, 融石英声光调Q器为主动调Q元件, 采用紧凑的法布里-珀罗两镜平凹谐振腔可有效地产生波长为1170.9 nm的一阶斯托克斯脉冲激光。当注入抽运功率为6.51 W, 脉冲重复频率为30 kHz时, 实验产生的一阶斯托克斯脉冲激光的最高平均功率为767 mW, 相应的脉冲宽度为13.8 ns, 单脉冲能量为25.6 μJ, 峰值功率为1.85 kW。

推导了LD泵浦主动调 Q腔内和频拉曼激光器的归一化速率方程组, 由实际的实验参数确定了方程组中七个综合参量的合理取值范围, 然后用数值模拟的方法得到各个综合参量的大小对于和频光的脉冲峰值功率、单脉冲能量和脉冲宽度的影响, 分析发现归一化和频因子F和归一化拉曼增益系数M之间能够相互匹配, 通过数值拟合得到F和M在不同归一化反转粒子数密度N下的匹配方程, 由此得出F和M的匹配值呈线性关系, 应用此线性方程可以指导实验中参数的优化, 使激光器获得更大的和频转换效率。最后利用拟合的结论对报道的实验进行计算和分析并给出优化措施。

采用中心波长为975 nm半导体激光器泵浦高掺铒氟化物双包层光纤Er∶ZBLAN, 并在谐振腔内插入主动调Q元件, 获得了工作频率为1~10 kHz的2.8 μm激光主动调Q脉冲输出.在工作频率为10 kHz条件下, 获得了最大单脉冲能量为134.5 μJ、脉宽为127.3 ns、峰值功率为1.1 kW的脉冲输出.

利用Mach-Zehnder (M-Z)结构的尾纤型铌酸锂(LiNbO3)电光强度调制器作为主动调Q开关元件,采用974nm半导体激光器作为泵浦源,峰值吸收系数为110 dB/m的掺杂铒光纤作为增益介质,实现了1550 nm波长的全光 纤主动调Q激光器。通过电光强度调制器对腔内损耗进行了周期性调制,实现Q开关作用, 获得了稳定的调Q脉冲输出。通过改变泵浦功率和调制频率研究了脉冲宽度和峰值功率的变化 规律,调制频率在50 Hz～88 kHz内调整时可以得到稳定输出脉冲。调制频率为1 kHz时 获得最窄脉冲宽度246 ns, 峰值功率近5 W。

利用调Q速率方程，确定了最优输出耦合反射率，最大脉冲能量，最大峰值功率和脉冲宽度与无量纲变量z的关系，并分析了谐振腔往返损耗、谐振腔增益和反转衰减因子分别对Nd:YVO₄与Nd:YAG调Q脉冲参数的影响。结果表明：最优输出耦合反射率和脉冲宽度随谐振腔往返损耗的增大而减小，最大脉冲能量和最大峰值功率受反转衰减因子的影响很大，并随反转衰减因子的增大而减小。通过确定z值可以将调Q脉冲参数具体化。

加工了不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体, 测量并分析了它们的连续和主动调制激光特性。实验采用激光二极管(LD)端面泵浦的两镜直腔, 其输出镜的耦合透过率为2%。在连续运转条件下, a切和c切晶体的最大输出功率分别为733, 550 mW, 对应的光光转换效率分别为11.3%和6.7%。在声光调Q脉冲运转条件下, a切和c切晶体的最大平均输出功率分别为180, 135 mW, 对应的光光转换效率分别为2.8%和1.7%。当重复频率为10 kHz时, 获得了最佳的脉冲实验结果, 即: 最大单脉冲能量和最高峰值功率来自a切晶体, 分别为15.8 J和85 W; 最小的脉冲宽度来自c切晶体, 为153 ns。实验结果还显示, 不同切向的Nd∶LiGd(MoO4)2晶体具有不同的输出波长, a切晶体为1 061 nm, c切晶体为1 068 nm, 这种多波长发射特性有助于该类晶体在THz波领域的应用。