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全球气候的不断恶化,使得世界各国对大气风场的精确测量的需求越来越迫切。相干多普勒激光雷达以其测量精度高、灵敏度高等优点成为近年来各国的研究热点。1.6μm固体激光器由于其输出波长处于人眼安全以及大气传输窗口波段而成为激光雷达光源的新热点。Er:Lu AG作为Er:YAG的理想可替代晶体,不仅具有其优良的性能,而且其主发射波长1650nm可以避免空气中甲烷等气体的吸收,使得Er:Lu AG激光器在相干多普勒雷达光源方面具有一定的优势。因此,本论文分别从理论和实验两个方面对Er:Lu AG激光器的激光输出性能进行了研究。理论方面,首先介绍Er:Lu AG能级跃迁机制,求得其在1.6μm波段的有效吸收截面和发射截面,确定了泵浦源及其主发射波长。其次根据其跃迁机制建立了常温下连续和调Q运转时激光器的准四能级速率方程理论模型,分别分析了输出镜透过率和上转换因子对连续激光器输出性能的影响以及无量纲z参数对脉冲激光器输出性能的影响。最后分析了F-P标准具选单纵模的原理,分别讨论了F-P标准具表面反射率、厚度、插入角度等因数对其透过率曲线的影响,最终得出使用双F-P标准具选单纵模的方案。实验方面,首先对Er:Lu AG激光器连续激光输出性能进行了直腔研究,实验讨论了晶体掺杂浓度、谐振腔长、耦合输出镜参数等对激光输出性能的影响,最终在泵浦功率为10.4W时获得最大输出功率为1.38W,斜率效率为18.8%。其次对Er:Lu AG激光器调Q性能进行了实验研究。谐振腔采用“L”型腔时,在重复频率100Hz下,获得最大单脉冲能量为2.0m J,脉冲宽度为37.6ns;谐振腔采用四境“8”字环形腔时,激光器获得最大能量为3.51m J脉冲激光输出,此时脉冲重复频率为100Hz,脉宽为90.5ns。最后,对Er:Lu AG单纵模激光器进行了实验研究,并最终获得了1650.2nm以及1628.1nm的单纵模激光输出,其最大功率分别为154m W和114m W。