为获得可应用于光载微波雷达系统的高功率双频激光源, 用1 064 nm窄线宽Nd∶YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源, 其输出分为两路, 一路直接耦合入光纤, 另一路经声光移频, 与未移频的光束合束后获得中心频差为150 MHz、功率为20 mW的双频激光.利用以半导体激光泵浦和掺Yb3+石英光纤为增益介质的3级主振荡功率放大系统对双频固体激光器输出的双频激光进行放大, 获得50.3 W的双频放大输出, 光束质量因子为1.30, 第三级主放大斜效率为74%.双频成分的幅度比、频差在放大过程中得到保持, 拍频调制深度及信噪比等特性也未有恶化.双频光纤功率放大器在频差稳定和高功率输出等方面均有良好的表现.

对于单块结构非平面环形腔单频固体激光器,谐振腔尺寸和输出耦合面偏振膜反射系数的选取是其获得单频、高效率、高功率输出的关键。采用琼斯矩阵的方法讨论了单块激光器获得单频输出的工作原理。通过对谐振腔回路琼斯矩阵特征值的平方及特征值平方差的计算,提出了在晶体尺寸、磁场及抽运功率一定的情况下,通过对单块非平面环形腔输出耦合面偏振膜反射系数的设计来提高激光器的单频输出功率及斜度效率的方法。实验采用光纤耦合输出激光二极管(LD)纵向抽运单块激光器,当抽运功率最高用到2.83 W时,获得了最大1.20 W的1064 nm单频激光输出,斜度效率达47.4%。