自倍频激光晶体同时具有激光及非线性光学性质，可在单个晶体器件中完成激光和倍频过程。该类晶体制备的激光器具备结构简单、体积小、稳定性好等优点，可满足现代化信息社会对高集成光电器件的要求。晶体镀膜是激光晶体得以应用的重要环节。依据Yb∶La₂CaB₁₀O₁₉(Yb∶LCB)晶体特性、技术参数及光学薄膜设计理论，选择Ta₂O₅和SiO₂分别作为高、低折射率材料，利用OptiLayer和Zygo干涉仪表征薄膜的光学性能和表面粗糙度，分析了离子源偏压对折射率和表面粗糙度的影响规律，并确定了离子源参数。采用光学监控和石英晶控相结合的方式，精准控制各膜层厚度，降低薄膜厚度的监控误差。测试结果表明，制备的Yb∶LCB晶体器件成功应用于590 nm激光输出系统。

报道了一种基于Cr4+:YAG晶体被动调Q的Nd:YAG纳秒脉冲激光器，重频在1~10 Hz可调。采用II类匹配的KTP进行倍频后获得稳定的532 nm激光输出。该激光器输出1 064 nm单脉冲能量大于800 mJ，脉冲宽度7 ns；532 nm激光单脉冲能量大于500 mJ，在不同重频下的输出能量分别为551 mJ@1 Hz，553 mJ@3 Hz，546 mJ@5 Hz和518 mJ@10 Hz，脉冲能量RMS<6.2%。光源入射到直径为20 cm的毛玻璃上，CCD采集图像经计算得到，该赝热光源的二阶量子相关函数g(2)为1.963，接近理论值2。该激光系统为赝热光鬼成像提供了良好的光源。

KDP/DKDP倍频晶体是惯性约束聚变系统中的关键元件, 其主截面方向与晶体相位匹配角、晶体吸收系数紧密相关。为了实现KDP/DKDP倍频晶体主截面方向的高精度定位, 本文提出一种光强测量间接定位方法。通过激光器结合稳功率仪及半波片输出稳定线偏振光, 同时旋转相互正交的起偏器与检偏器可获得晶体的最佳消光位置即为主截面方向。推导了该测量系统光强的琼斯矩阵模型, 给出了光强与起偏器、检偏器角度间的关系表达式。采用最小二乘方法拟合经过起偏器、倍频晶体及检偏器的光强变化曲线, 从而可精确定位倍频晶体主截面的方向。通过计算机仿真模拟和实验验证了该方法的正确性和可行性。实验表明, 该方法定位的重复测量精度优于0.02°, 满足惯性约束聚变系统中KDP/DKDP倍频晶体主截面的定位控制精度要求。

考虑惯性约束聚变系统中的磷酸二氢钾/磷酸二氘钾(KDP＼DKDP)的吸收系数直接影响系统的转换效率及最终输出能量, 本文研究了KDP＼DKDP倍频晶体吸收系数的测量方法。提出了新的基于朗伯定律的倍频晶体吸收系数斜入射测量法。建立了斜入射状态下入射光偏振态与晶体o光和e光的关系模型, 推导了小角度入射下晶体e光折射率的迭代计算方法。采用该方法计算了晶体的e光折射率, 通过测量得到的数据间接计算出了KDP＼DKDP倍频晶体吸收系数。详细分析了该方法在测量过程中的各项误差来源, 得出该方法测量误差优于0.000 2 cm-1。最后, 对一块40 mm×40 mm×60 mm的开关晶体元件进行测试并与分光光度法比对以验证提出方法的可行性, 结果显示两种测量方法的偏差小于0.000 2 cm-1, 表明该方法可用于惯性约束聚变系统中倍频晶体吸收系数的测量。

为了快速准确地测量飞秒激光脉冲宽度，采用二阶自相关方法，设计了用于测量飞秒激光脉冲宽度的测量系统。结果表明，通过自主设计的系统测得800nm种子激光脉冲宽度为217.6fs，而利用Coherent公司生产的单脉冲自相关仪测得脉冲宽度为199.51fs，两者误差仅为0.43%。由此可见，自主设计的测试系统可以对飞秒激光脉冲宽度进行准确测量。

利用分步快速傅里叶变换和四阶龙格-库塔法,对具有一定温升分布的倍频晶体的二次谐波转换过程进行了研究。综合考虑了谐波转换过程中的离散、衍射、二阶、三阶非线性等效应,着重讨论了倍频晶体吸收光能后,晶体内温升分布对晶体内o光和e光的折射率分布的影响,定量分析了温度分布引起的相位失配量、输出光场分布、二次谐波转换效率随倍频晶体温度分布变化的规律。结果表明:在高功率倍频系统中,倍频晶体温升分布引起基频光、倍频光的相位失配,相位失配导致输出光场光强分布的变化以及谐波转换效率的降低。

报道了采用半导体二极管抽运的掺钕钨酸钇钾［Nd3+KY(WO4)2］(简称NdKYW)蓝绿光激光器。腔内倍频采用了Ⅰ类临界相位匹配LBO(LiB3O5)晶体作为倍频器,阈值抽运功率为400 mW,在抽运功率为2 W时获得了200 mW的530 nm连续激光输出,其倍频光的光-光转换效率为10%。

A stable and efficient all solid-state green laser with average power over 30 W is studied. The phase mismatching and thermal lens effect induced by local temperature rise of doubling frequency crystal are the major reasons affecting frequency doubling efficiency and laser output power stability. The method of grads-compensating temperature controll is used to adjust the operating temperature of frequency doubling crystal with large size. This temperature control system debases the inside and outside temperature grads of crystal to compensate the phase mismatching and thermal lens effect of frequency doubling crystal. This laser that is side-pumped by three bars laser diode array of 60 W and adopts the high efficiency flat-concave cavity, intracavity frequency doubling resonance structure, and acoust-optic Q-switching generates a maximum green average power of 31.6 W with 110 ns pulse width and 10 kHz repetition rate when pumped current of laser diode was 25 A and pumped power was 174.6 W. The optic-optic transition efficiency is up to 18.1%, and power stability is up to ±0.66% with beam quality factor of green laser M2=4.3.

研究了平均功率超过30 W的稳定高效全固态绿光激光器,分析得出影响全固态腔内倍频激光器倍频效率和输出稳定性的主要因素是倍频晶体局部温升造成的相位失配和热透镜效应,采用温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,降低激光器工作中倍频晶体内外温度梯度从而有效地克服因晶体局部温升造成的倍频相位匹配角失配和热透镜效应。采用三条60 W的半导体激光二极管阵列板条侧面抽运Nd:YAG激光增益介质棒,采用声光调Q,平凹直腔和腔内倍频结构配合温度梯度补偿控温法对大尺寸倍频晶体进行温度控制,得到了稳定高效的532 nm绿光输出。在抽运电流25 A,抽运功率174.6 W时,得到了脉冲宽度110 ns,重复频率10 kHz,输出平均功率31.6 W稳定高效的绿光输出,光-光转换效率为18.1%,功率稳定性为±0.66%,绿光输出光束质量因子M2=4.3。