激光半主动制导技术极大地提高了导弹命中率,激光器作为目标指示器的核心器件,其研究进展对整个激光制导**系统意义重大。首先介绍了用于目标指示器的激光器的发展历程和研究现状;然后阐述了当前该激光器的主要技术原理和方案,分析了其优势和不足;最后对该激光器的未来发展方向进行了展望。

研究了室温下784.9 nm和808 nm的激光二极管(LD)抽运Tm/Ho键合激光器, 增益介质是由Tm∶YAG和Ho∶YAG晶体扩散键合而成的Tm/Ho∶YAG键合晶体; 对两种LD抽运源下的Ho激光性能, 包括输出功率、光束质量、输出波长进行对比。低抽运吸收功率下, 采用808 nm LD抽运的激光器效率稍低于784.9 nm LD, 验证了基于Tm/Ho键合增益介质这一新型激光实现机制在抽运波长选择上的宽可适用性。在784.9 nm的抽运波长下, 实现了室温下最高1.89 W的激光输出, 光-光转换效率为26.4%, 斜率效率为40.78%; 在常规808 nm LD的抽运下, 实现了室温下最高1.74 W的激光输出, 光-光转换效率为24.4%, 斜率效率为40.31%。两种抽运条件下, 最高输出功率所对应的激光波长均在2122 nm附近。

报道了一种紧凑型激光二极管(LD)侧面抽运的高能量全固态Nd∶YAG主振荡功率放大系统。放大系统整体采用半导体制冷器进行冷却, 实现了激光系统的紧凑化和小型化。主振荡器使用了直径为7 mm、长度为100 mm、掺杂浓度(原子数分数)为1.1%的Nd∶YAG晶体棒, 在10 Hz重复频率下获得最大脉冲能量为350 mJ、脉宽为9.7 ns的激光输出。功率放大级使用直径为7.5 mm、长度为134 mm、掺杂浓度为1.1%的Nd∶YAG晶体棒作为增益介质, 放大后得到了能量为700 mJ、脉宽为10 ns的激光输出。

针对高重复频率运行下低温氦气冷却的间隔掺杂Yb:YAG叠片激光放大器中热效应的问题, 提出了一种多层Cr4+:YAG热管理技术, 并优化设计了放大器Cr4+:YAG间隔层和包边结构以减少热效应的影响。利用三维有限元和琼斯矩阵方法, 分析了不同Cr4+:YAG结构激光介质中温度和应力应变分布, 并模拟计算了热致双折射退偏损耗和波前畸变。数值结果表明, 通过设计两层和三层Cr4+:YAG结构, 降低与增益介质相邻Cr4+:YAG中的热沉积, 增益区内的横向温差可降低到1.5 K以内, 光束经过整个放大器后平均退偏损耗和波前畸变可分别减少到0.5%、0.8 ?姿; 进一步合理地设计Cr4+:YAG的层数和吸收系数能有效消除热效应对光束质量的影响。

Thermal effect is still the most serious problem: it restricts the high power and high beam quality of solid laser to be further enhanced. The efficient thermal management is an important approach to suppress the thermal effect. In this paper, the thermal effect in a gas-cooled laser diode pumped multislab Nd:glass amplifier operating at a repetition rate is investigated in detail both theoretically and experimentally. The three-dimensional distributions of temperature, stress, strain, and birefringence are calculated by a finite element analysis. Based on these data, the thermally induced wavefront distortions and depolarization losses are determined with considering six slabs and one laser head. It is revealed that the theoretical data are in good agreement with the experimental results: the total wavefront distortion is 6.77λ and a depolarization loss of more than 90% accumulates over six slabs when the heat deposition is 0.7 W/cm3.

激光二极管（LD）抽运固体激光器（SSLs）通过声光（A-O）调Q 方法获得的短脉冲激光在激光测距、激光雷达等领域有着广泛的应用。从调Q 速率方程出发，通过理论分析与合理的模拟，解释了脉冲输出平均功率和脉冲宽度与反转粒子数密度之间的关系。为了获得脉宽相对较窄的脉冲输出，在平-平谐振腔结构中使用LD 单端抽运偏振吸收与发射的Nd:YVO4晶体，在抽运电流为32.6 A，重复频率为33.5 kHz，腔长为62 mm，输出镜透射率为50%的条件下获得了最短脉冲宽度为4.4 ns 的脉冲激光输出。在抽运电流为31.6 A，腔长为77 mm 的条件下，获得脉冲宽度为5.5 ns、峰值功率为26 kW 的1064 nm 脉冲激光输出。并且讨论了腔长、重复频率以及输出耦合镜透射率与脉冲宽度的变化关系。

研究了一种低温条件下（120 K以下）运行的光纤耦合激光二极管（LD）端面抽运的Tm:YAG激光器。LD中心波长为785 nm（15 ℃），光纤芯径为400 μm，数值孔径为0.22。Tm:YAG晶体尺寸3 mm×3 mm×8 mm，Tm3+掺杂原子数分数为3%。采用一种新型小型脉冲管制冷机制冷，具有冷端无振动、结构简单、寿命长的优点。将制冷机冷头与包裹晶体的紫铜热沉连接以冷却晶体，并置于真空环境中，防止结霜现象的发生。通过控制晶体温度，得到了激光器在80～290 K温区内，阈值功率和输出功率随工作温度的变化关系。在晶体温度为80 K，抽运功率为9 W时，得到功率为3.78 W的2.013 μm连续激光输出，光光效率为42%，斜率效率为44.9%。

针对目前高功率固体激光器的热管理问题，提出了一种基于折射率匹配液冷却的固体微球阵列激光技术方案。按照该方案搭建了布儒斯特角透射式激光放大光路，进行了掺Nd3+玻璃微球阵列激光器流动出光实验，实现了连续稳定的激光输出，并对其激光特性进行了初步研究。直径为2 mm和4 mm微球阵列激光器在1 Hz抽运频率下获得的最大单脉冲能量分别为30.2 mJ和115.4 mJ，斜率效率分别为4.6%和16.2%。随着抽运频率的增加，激光输出能量下降。实验结果表明，掺Nd3+玻璃微球阵列激光器具有较好的散热效能和热稳定性，在高功率激光器方向具有极大的应用潜力。

提出了一种测量激光晶体热焦距的装置和方法，并以此设计和实现了一台采用平平腔结构激光二极管阵列侧面抽运Nd:YAG再生放大器。通过注入脉冲宽度为2 ns、中心波长为1064 nm、重复频率为300 Hz的300 pJ小信号种子光，实现了脉冲宽度为2 ns，单脉冲能量1.5 mJ的基横模激光输出。总放大倍数为5×106，输出能量稳定性为1.08%[方均根值(RMS)]，方波扭曲度为1.10。

描述了一种可调谐全固态Nd:YVO4/LBO倍频连续671 nm环形激光器的结构参数和相关实验研究。激光器采用四镜环形腔结构，利用880 nm激光二极管(LD)端面抽运YVO4-Nd:YVO4复合晶体和Ⅰ类相位匹配的LBO倍频方式，加入TGG旋光器和λ/2波片组成的光学单向器实现单向运转，通过对法布里-珀罗(F-P)标准具角度和腔镜压电晶体电压的调节实现了激光输出波长671 nm附近的调频。在抽运功率为23 W，吸收抽运功率为14.5 W时，输出单频671 nm连续红光最高功率为1.08 W,光-光转换效率为7.4%；加标准具调谐时，获得了最高功率为738 mW的可调谐红光输出。