毫米波和亚太赫兹波源在无线通信、光载波雷达、频率计量和光谱分析等领域展现出了较大的应用前景。通过改变掺钕介质的温度达到对双频激光信号的频差调谐,进而获得超过100 GHz以上的双频激光信号,对研究频率范围更高,频段范围更宽广的毫米波源具有很大的研究价值。此外,在超大频差激光信号输出前提下,通过调节LD抽运电流和热沉温控温度,实现激光信号功率均衡输出,可以提升外差拍频双频激光信号的拍频效率,从而得到大功率超大频差激光信号。双频微片激光器融合了频差调谐和功率均衡两项功能,是双频激光理论和技术领域的创新,具有良好的应用前景。为了对生成毫米波的双频微片激光器有更加具体的研究,本论文从双频微片激光器的热致频差调谐及功率均衡两方面进行理论和实验分析,其具体的内容从以下四个方面进行展开:(1)简单概述了毫米波技术发展的前景,对生成光毫米波的四种技术作了详细介绍。最后通过国内外研究团队在微片激光领域所做的工作,阐述了他们的研究成果。(2)介绍激光形成的物理基础和产生条件,对构成双频微片激光器的泵浦源,光学谐振腔和增益介质做详细分析。通过四能级速率方程,谱线加宽和模式竞争来阐述激光器的工作特性。最后概述了微片激光器的输出特性中的阈值功率,输出功率和斜效率。(3)对微片激光器的热致频差调谐进行实验研究。通过搭建符合条件的实验装置,将LD抽运电流分别固定在14.0 A和14.5 A,激光晶体温度从15℃调节到65℃,输出激光信号频差总体可在106.2 GHz-123.2GHz范围可调谐。实验结果发现,输出激光信号频差和激光晶体温度呈线性增长的关系,其增长率约为0.34 GHz/℃。实验表明热效应可以对激光信号频差进行调谐,进而输出亚太赫兹(sub-THz)频差。(4)对热效应引起激光晶体折射率和腔长变化作进一步研究。然后进行微片激光实验,在保证超大频差激光信号输出前提下,当LD抽运电流从13.5 A增加到14.5 A时,为保证激光信号左右峰输出相同的功率,对应的热沉温控温度必须从71.8℃下降到54.2℃,此时才能达到功率均衡,进而拍频输出最大的激光信号功率。实验结果表明,在双频激光信号超大频差和大功率输出时,LD抽运电流和热沉温控温度呈负相关关系。