研制了脉冲宽度大、单脉冲能量大的绿光激光器, 其中脉冲重复频率与高速相机帧频同步, 且光纤耦合输出.激光器采用平凸非稳腔结构, 灯泵浦Nd∶YAG晶体, KTP晶体内腔倍频, 被动调Q方式, 实现了最大重复频率为300 Hz、脉冲宽度为70 μs、平均功率为38 W、单脉冲能量为126.7 mJ、光束发散角为3.5 mrad的532 nm激光输出.将该激光耦合到芯径为800 μm的光纤中进行水下实验, 耦合效率达到92%.

连续波单共振光学参量振荡器(SRO)的阈值和稳定运转与共振信号光在谐振腔内传播一周所产生的损耗密切相关。考虑非线性晶体的线性吸收和内腔倍频(IFD)引入的非线性损耗, 在平面波近似下建立了描述连续波IFD-SRO输出特性的理论模型, 并给出了解析解; 理论计算结果与实验结果较好地吻合。根据该结果, 预测了532 nm绿光抽运的IFD-SRO在共振信号光波长为780 nm时的输出特性和1064 nm红外光抽运的IFD-SRO在共振信号光波长为1560 nm时的输出特性。该理论模型简单、易于计算, 为优化设计连续波IFD-SRO提供了指导。

绿光激光雷达是探测大气气溶胶的有效工具。作为光源的激光器对激光雷达有决定性的影响，激光器性能的改善将显著提高激光雷达的探测能力。依据微脉冲激光雷达光源的要求，研制了一台高光束质量、高重复频率、高脉冲能量的紧凑型激光二极管(LD)端面抽运声光调Q毫焦耳级532 nm绿光激光器。在2 kHz的重复频率下，获得了脉冲能量为0.9 mJ、脉宽为22 ns的绿光输出，光束M2因子小于1.76、能量不稳定度为±2%。该激光器有助于提高微脉冲激光雷达的探测距离、探测速度和探测精度。

报道了一种蓝光(471 nm)抽运的全固态Pr:KYF激光器。其入射抽运激光阈值功率为0.4 W，当注入的抽运功率为2.5 W时，得到了最大212 mW的610 nm波长的激光输出。然后采用I类临界相位匹配的β-BaB2O4(BBO)晶体进行内腔倍频，得到了最大11 mW的二次谐波305 nm紫外激光输出。通过刀口法可测量到在TEM00模式下，输出光束的质量因子M2=1.25；光光转换效率达4.4%；输出功率在30 min内的不稳定度优于4.3%。采用USB-4000型光谱仪检测到输出为305 nm的激光光谱。

利用国产直径10 mm, 厚度200 μm, 掺杂原子数分数为10% 的Yb:YAG薄片建立了16通抽运耦合系统。通过设计的微通道冷却器冷却薄片, 获得了较好的冷却效果。在此基础上设计了Z型腔结构, 采用LBO内腔倍频, 使用声光调Q, 重复频率为5 kHz, 在抽运功率为81.5 W时获得了平均功率10.2 W的515 nm基模绿光输出, 光束质量M2x=1.3, M2y=1.6, 脉冲宽度为150 ns, 光光转换(938～515 nm)效率为12.5%。

为了研究倍频过程对激光光束质量及光束空间分布的影响,针对典型的高阶高斯光厄米-高斯光束,采用理论计算与实验相结合的方法,得出倍频过程中不同阶数的基频光束对倍频光光束空间分布及光束质量的影响。研究结果表明,随着基频光束模式变差,倍频光束质量严重恶化。而对于相同光束质量的基频基模光束,倍频光光束质量随着入射在倍频晶体上不同的基频光光斑半径基本不变。实验中得到半导体抽运掺钕钇铝石榴石内腔倍频激光器的绿光输出功率为49.5W,波长1064nm的基频光光束质量M2＝4.93,波长532nm的倍频光光束质量M2＝10.2。结果与理论基本相符。

采用光纤耦合输出激光二极管阵列端面抽运Nd:YVO₄晶体,采用“8”字环形腔,在腔内插入法拉第旋光器和半波片实现激光的单向运转以抑制空间烧孔效应,并选用二类临界相位匹配的KTP进行腔内倍频,获得了输出功率为2.6W,波长为532nm的单频绿光,光-光转换效率为12.1％。

为了获得1064 nm，1319nm，589nm及660 nm4波长激光同时输出，设计了双激光晶体同步声光调Q“T”型复合谐振腔。通过软件模拟与计算，筛选出理想的谐振腔参数，使2波长基频光在大泵浦电流范围内能稳定运转。以KTP晶体和LBO晶体为和频晶体和倍频晶体，在泵浦电流为17 A，重复频率为10 kHz时，获得了1064 nm，1319 nm，589 nm和660 nm4波长激光输出，最高平均功率分别为150 mW，80 mW，2．3 W和1．7 W，同时测得589 nm激光和660 nm激光的脉冲宽度分别为110 ns和130 ns。结果表明：使用热稳“T”型复合腔，可以获得4波长激光同时稳定输出。

研究了绿光平均功率达84W的高稳定声光调Q全固态激光器。通过理论分析和试验研究，针对KTP热效应以及Nd∶YAG棒的热致双折射效应，设计并优化了谐振腔来压窄脉宽。采用35个20W的高功率LD侧面抽运Nd∶YAG棒和Ⅱ类相位匹配KTP晶体(24℃时相位匹配角为Φ=23．6°，θ=90°，尺寸为7mm×7mm×7mm)，采用双声光Q开关，高效平凹结构，实现了高功率内腔倍频激光器的稳定运转；在抽运电流25A时，获得了重复频率为10kHz，脉冲宽度优于45ns，输出功率为84W的高功率、高重频、窄脉宽绿光(532nm)输出，光－光转换效率为14．3%，不稳定度为±3%。

利用光纤耦合输出的半导体激光器(LD)端面抽运Nd:YVO4晶体,激光谐振腔采用四镜环形腔结构,通过KTP晶体内腔倍频,获得了高功率全固态连续单频绿光激光输出。根据临界相位匹配下椭圆高斯光束的倍频理论,通过旋转Nd:YVO4晶体的方向选取合适的基频光偏振方向,使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔弧矢面平行,可提高内腔倍频转换效率。当抽运功率为20 W时,激光器最大单频绿光输出功率达4.8 W。作为对比,控制基频光偏振方向使KTP晶体的走离角所在平面与谐振腔子午面平行时,激光器最大单频绿光输出功率为4.1 W。对比两种情形下的实验结果,激光器的光-光转换效率从21.8%提高到25.5%。