激光二极管泵浦Cr⁴⁺:YAG被动调Q激光器,不但具有效率高、使用寿命长、结构紧凑、体积小等特点,而且可以实现窄脉宽、高峰值功率的激光脉冲输出。在远距离测量、高速全息照相、激光制导及激光通信等领域具有广泛的应用。但是相对于主动调Q来说,Cr⁴⁺:YAG被动调Q可控性低,造成激光器输出脉冲稳定性差,特别是在高重复频率条件下远不如主动调Q激光器,大大限制了其应用范围。本论文针对这一问题对此进行深入研究,提出通过实现激光谐振腔内增益突变的方法来提高被动调Q激光器输出稳定性。设计出正交偏振转换增益开关型Nd:YVO₄被动调Q激光器,并开展了相关的理论模拟分析和实验研究。其主要内容可概括为如下几个方面:1.通过对影响被动调Q输出稳定性因素的研究。提出采用正交偏振转换增益开关实现腔内增益突变,准确控制Q开关的开启时间和开关速度,进而实现被动调Q激光器输出稳定性的提高。建立正交偏振转换增益开关型Nd:YVO₄被动调Q的速率方程,运用Matlab程序对LD连续泵浦情况下的正交偏振转换增益开关型Nd:YVO₄被动调Q激光器的输出特性进行了仿真分析。并模拟了泵浦速率对输出激光脉冲重复频率和脉冲宽度的影响。2.基于正交偏振转换增益开关型Nd:YVO₄被动调Q激光器实现的原理,设计实验方案,对激光晶体、泵浦源、LD耦合系统、电光晶体、可饱和吸收体进行合理的选择。利用谐振腔基本理论结合高斯光束ABCD传输矩阵理论,对正交偏振转换增益开关型被动调Q激光器谐振腔稳区模拟,选取合适的激光器谐振腔参数。3.搭建正交偏振转换增益开关型Nd:YVO₄被动调Q激光器的实验装置,测量在不同泵浦功率条件下的输出功率、重复频率、脉冲宽度,实验获得了被动调Q稳定输出,其脉冲幅度波动性低于±2.4%,脉冲时间波动性低于±5%,重复频率的不稳定性低于1%,光光转换效率达到21.27%,斜效率为34%,重复频率的可调范围为7.8-49.16kHz,脉宽在26.28-49.79ns范围之内,单脉冲能量高达95.2μJ,峰值功率高达3.62kW。并在相同实验条件下与普通型被动调Q激光器输出参数作对比,从而验证正交偏振转换增益开关型激光器能够提高被动调Q激光器输出的稳定性。