对基于808 nm端面抽运的半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模Nd∶YVO4激光器的输出特性进行研究,通过选择不同透过率的输出镜,设计一套针对不同输出功率需求的锁模激光器方案。首先系统地研究输出镜透过率对激光锁模功率和阈值的影响,当输出镜透过率为10%,抽运功率为8 W时,得到最高输出功率为2.58 W的连续锁模脉冲输出,转换效率为32.3%。当输出镜透过率为0.1%,抽运功率为1 W时,得到低阈值连续锁模脉冲输出,输出功率为0.58 mW。然后自主搭建自相关光路测量锁模脉冲,结合自相关曲线分析锁模激光器的寄生振荡情况,通过优化输出镜抑制寄生振荡,获得纯净的锁模脉冲,其脉冲宽度为13 ps,重复频率为150 MHz。

理论分析了室温条件下掺铁硒化锌（Fe2+∶ZnSe）激光横向寄生振荡特性，结果显示通过减小抽运光斑尺寸可有效提升寄生振荡反转粒子数阈值，从而抑制Fe2+∶ZnSe激光横向寄生振荡。以非链式脉冲氟化氢（HF）激光器为抽运源，搭建了Fe2+∶ZnSe激光器实验装置，通过插入不同孔径的光阑，实验研究了不同抽运光斑尺寸下的Fe2+∶ZnSe激光输出特性。实验结果表明，对于端面尺寸为20 mm×20 mm的Fe2+∶ZnSe激光晶体，当抽运光斑尺寸≤9.2 mm时，横向寄生振荡现象可得到有效抑制，与理论分析结果相符。室温条件下，所获得的最高Fe2+∶ZnSe激光脉冲能量为136 mJ，斜效率为33.2%，相对于抽运激光能量的光-光转换效率为26.5%。

板条放大器中寄生振荡的存在严重影响了激光放大器的效率, 降低了板条晶体的储能。为抑制掠入射板条寄生振荡、提高晶体储能, 对掠入射板条放大器的增益介质Nd:YVO4晶体进行了表面处理。该处理用离子溅射的方法, 对板条的上下两个梯形面和梯形长边所在的矩形面镀锗, 抑制板条内部的寄生振荡。通过实验对镀锗和未镀锗板条振荡器的自由振荡输出和调Q输出特性进行了对比, 镀锗板条振荡器在调Q下的阈值电流降低了15%, 晶体的储能提高了86.9%; 而两种板条在调Q条件下输出的光束质量、脉宽大小、光斑形状基本一致。实验结果表明, 板条表面镀锗是抑制其内部寄生振荡、提高储能的有效方法。

A new laser amplifier structure based on Ndglass regenerative amplifier and off-axis four-pass amplifier is designed for high power laser facilities. The parasitic oscillation and pencil beam of the four pass amplifier are studied and a method is introduced to suppress them. By injecting a 1053 nm single longitudinal mode laser pulse with pulse duration of 3 ns and pulse energy of 1 nJ, a 10.3 J amplified pulse with a 2% shot-to-shot energy stability is obtained. The total gain of the amplifier system is over 1010. The output laser beam is a flat top profile with a 71% near field fill factor and modulation of 1.4 and 91% pulse energy can be focused into 2 times of diffraction limits. The experimental results and output performance of the amplifier system fully meet the requirements of the pre-amplifier of high power laser facilities, which shows that multi-pass amplifier can be used in high power laser facilities.

提出了一种新型的高功率激光装置的预放系统结构，采用钕玻璃再生放大结合离轴四程放大的技术途径，研究了四程放大中寄生振荡和笔形光束的产生机理和抑制措施。通过注入脉宽为3 ns，单脉冲能量小于1 nJ的1053 nm单纵模种子激光，可以获得10.3 J的近衍射极限输出，总增益大于1010，能量稳定性为2%，输出激光为近平顶分布，近场填充因子为71%，近场调制度约为1.4，91%的焦斑能量能聚焦于2倍衍射极限内。实验结果和输出性能完全满足激光装置预放系统的性能要求，验证了多程放大技术在高功率激光装置预放系统中应用的可行性。

利用三维高频电磁软件和三维粒子模拟软件，对大间隙强流相对论速调管放大器中的二极管寄生振荡机制进行了模拟研究，发现由于6.18 GHz频点的高阶TM31模式在二极管区截止，故形成了谐振腔结构，进而对电子束产生强烈的调制，干扰了速调管的正常工作。结合模拟结果，提出了优化和改进措施。粒子模拟结果表明：二极管结构改进后，寄生振荡消失，束流调制效果得到显著改善。

对抑制激光玻璃自发辐射放大和寄生振荡效应的方法进行了论述，分别讨论了在硬包边和软包边情况下激光玻璃与包边材料折射率匹配及对剩余反射率的影响。进而提出采用分光光度计测量反射率的方法来计算剩余反射率，分别推导了在硬包边和软包边情况下剩余反射率的计算公式。推导出普适的剩余反射率的计算公式。

研究了谐振腔式圆片激光器中放大的自发辐射（ASE）和寄生振荡的物理特征及一些抑制措施的效果。使用解析方法分析了圆片介质中本征寄生模式，指出非平庸的色散关系只允许有限数目稳态纵寄生模存在，使其与主激光进行纵模竞争时处于不利地位。研发了一套数值模拟方法对ASE、寄生振荡和主激光的耦合成长特性进行理论研究,分析了它们之间横模竞争的特点，指出弛豫振荡在ASE效应中扮演重要的角色。并且从实验和理论两方面研究了ASE吸收包边导致的热加载不均匀问题。

基于小信号增益公式、菲涅耳反射公式和判断内腔四程放大高功率激光系统寄生腔增益与损耗大小,研究了2个光路构型相似,寄生腔构成相近的高功率固体激光装置(装置A和装置B)的系统寄生振荡问题:首先指出了系统中存在可能起振的3个寄生腔,然后分析了3个寄生腔中影响损耗的各个因素,根据装置A上的实验结果,判断在仅通过钕玻璃片检偏的情况下,装置B的第3寄生腔存在产生寄生振荡的可能性,最后采取加入一组偏振片的方法抑制寄生振荡。