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。

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。

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。

通过数值计算发现：在端侧面组合抽运DPL中，晶体横截面上的温度分布接近于轴对称分布，并且端面抽运功率占有率越大，温度分布越接近于轴对称分布。将端侧面组合抽运DPL中的热效用等效薄透镜近似，给出了等效热透镜焦距的计算方法，分析了组合抽运引起的热透镜效应对基横模振荡光的光斑尺寸和衍射损耗的影响。在总抽运功率一定的情况下，端面抽运功率占有率的变化对热透镜焦距有一定的影响，占有率越大，热透镜焦距越长。提高端面抽运功率占有率，可在一定程度上减小热透镜效应对振荡光束尺寸和衍射损耗的影响。

宽带高增益钕玻璃放大器在惯性约束聚变(ICF)激光驱动器研究中具有重要意义。对影响激光二极管阵列(LDA)抽运钕玻璃棒状放大器增益的各因素进行分析, 确立了放大器的优化参量。建立了模拟环形LDA侧面抽运钕玻璃棒状放大器功率沉积过程的光线追迹模型, 并开发相关程序。在模拟计算基础上, 分别优化了LDA直接耦合抽运和LDA准直耦合抽运这两种构型的放大器参数。最后引入了指向误差分析, 比较了这两种耦合方式的优劣, 最终将放大器定为直接耦合抽运方式。按照优化后的结构加工了8.1 kW激光二极管抽运的2 mm钕玻璃放大器, 放大器的荧光分布均匀, 当抽运功率为7.7 kW时, 得到了40倍的小信号增益, 且放大器后增加偏振片时所测增益稳定性较好。

在激光二极管抽运固体激光器(DPSSL)中设计一种由无刷电机驱动, 采用棱镜作为旋转反射镜的转镜Q开关。设计了20只棱镜的转盘, 获得重复频率14.3 kHz的激光脉冲, 实现了千赫兹高重复频率大功率关断能力的Q开关技术。在逐步提高转镜转速来缩短Q开关时间的实验中, 激光脉冲序列相应递减, 当棱镜转镜转速为4.3×104 r/min时, 获得脉宽89 ns, 重复频率14.3 kHz的1064 nm高重复频率脉冲输出。当输入功率为795 W时, 获得平均功率100 W脉冲输出, 电-光转换效率为12.5%, 峰值功率达到78.3 kW。实验结果说明, 棱镜转镜Q开关是实现全固态激光器千赫兹Q脉冲输出的可行技术途径之一。

微型化激光二极管(LD)抽运高重复频率固体激光器在工程应用方面总是存在器件散热与体积之间的矛盾。窄脉宽激光二极管抽运技术的使用,不仅提高了产品的光电技术指标,而且将关键元器件的散热功率降到原先的30%,有效地解决了微型元器件散热与体积之间的矛盾,使激光器的整体性能有了显著提高。在工作重复频率2.5 kHz,抽运脉宽120 μs的条件下,实现了峰值功率12.1 kW,脉冲宽度约为7.7 ns,光束质量因子M2约为1.7的激光脉冲输出,并使激光器在－55～＋75 ℃温度条件下长期稳定工作。窄脉宽抽运技术使整机系统存在很大的拓展空间,在用户需要时可将工作重复频率提高到5 kHz,甚至更高。

对于多台固体激光器抽运的脉冲染料激光主振荡-功率放大(MOPA)链,在放大器中,抽运激光与染料种子激光不仅在空间上要求匹配,而且激光脉冲在时间上也要求匹配。为此,提出了进行激光脉冲时序的控制方法。该方法采用光纤、光开关和随机重复采样等技术实现快速激光脉冲的计算机数据采集。根据实验,抽运和染料激光脉冲的时间匹配最好时,它们的峰值几乎是重合的,由此提出以脉冲峰值处作为延迟时间的测量点来排除脉宽变化的影响,以及采用二次多项式曲线拟合的数据处理技术来排除峰值处延迟时间的测量干扰,实现抽运激光脉冲时序纳秒级的测量和闭环控制。控制系统的手动单步控制误差和延迟时间测量误差小于±0.2 ns,闭环控制精度可达±1 ns。

端－侧面组合抽运方案是提高DPL调Q脉冲峰值功率和压缩脉冲宽度的有效技术途径。借助给出的一组端－侧面组合抽运DPL声光调Q实验结果，依据调Q速率方程，理论分析了组合抽运光的空间分布对调Q脉冲特性的影响，数值计算结果与实验结果一致。实验和理论研究发现：组合抽运时的脉冲宽度明显小于侧面抽运时的脉冲宽度，峰值功率明显高于侧面抽运时的峰值功率。实验和分析结果表明：在总抽运功率和抽运结构确定的情况下，端面抽运光功率在总抽运功率中的占有率越大，脉冲宽度越窄，脉冲峰值功率越高。通过调整端面抽运光功率占有率，改变组合抽运光的空间分布，可以实现对DPL调Q脉冲特性的控制。

在很多高功率的激光器中,由于热效应的缘故会导致激光器的光束质量大幅下降。为了改善激光光束的动态畸变,自适应光学是一种有效的方法。作为自适应光学系统的核心部件,设计了一种可用于大功率激光二极管抽运固体激光器(DPL)热畸变补偿的新型可变形反射镜,并且通过工艺流片实际制造出有效反射面积为30 mm×30 mm,拥有49个静电驱动单元的可变形反射镜。对该微机电系统(MEMS)微变形镜的变形特性进行了详细的理论分析和模拟研究,并和实际测量结果进行了比较,得到了满意的结果。为了实现闭环控制,对微变形反射镜的光学影响函数矩阵进行了全面测量, 并用得到的电压矩阵对畸变激光光束的波前进行了校正。实验结果表明,微变形反射镜可以有效地改善激光光束质量。