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激光二极管泵浦的固态激光器(DPSSL)具有结构紧凑、稳定性好、效率高和寿命长等优点,近年来在国内外迅速发展。DPSSL的调Q器件也是获得窄脉宽、高峰值功率的有效手段,在激光测距、激光雷达、激光遥感和激光加工等领域有着非常广阔的应用前景。Nd:GdVO4由于具有较高的热导率、较大的受激发射截面和吸收截面、适中的上能级寿命和偏振输出等优点而日渐被人们认识和使用,因此,很适合用于高重频的DPSSL器件并获得窄脉宽、高峰值功率的脉冲输出。从经典四能级速率方程出发,推导出近阈值条件下和强光泵浦条件下的连续激光输出功率及斜坡效率;并分析了泵浦光与振荡光空间分布对激光输出性能的影响;推导了调Q输出时的峰值功率、脉冲能量和脉宽等。在实验中优化了泵浦波长与晶体吸收波长的匹配条件,发现在波长最佳匹配下可有效的提高激光器的光-光转换效率。同时还研究了腔长、输出透过率对激光器输出功率的影响。在波长匹配的条件下,采用LD单端泵浦Nd:GdVO4平-平腔方案,在14.5W的泵浦功率下,获得7.3W的1063nm激光输出,光-光转换效率达到50.3%,斜效率达到58.5%。利用临界热稳定腔方法测量了晶棒的热透镜焦距,通过热透镜焦距参量建立了晶棒中心振荡光斑半径随输入泵浦功率的关系;从振荡光光斑与泵浦光光斑模式匹配出发,对平-平、凹-平、凸-平这三种直线型腔的TEM00模输出特性进行了模拟分析。由分析可得:调节腔长可实现模式匹配、减小晶体的热透镜效应可增大模式匹配的范围;在高功率泵浦时,采用凸-平型腔对晶体的热透镜进行补偿,可提高泵浦功率的热稳定范围,实现高功率的TEM 00模激光输出。介绍了声光调Q的基本原理,通过实验研究了腔长、泵浦功率和输出透过率在10kHz至100kHz重复频率下对脉宽及峰值功率的影响程度,发现重复频率为100kHz较之10kHz时,上述三因素对脉宽及峰值功率的影响会更大。同时研制了LD单端泵浦Nd:GdVO4声光调Q激光器,通过优化设计,在重频100kHz下获得脉冲宽度19.6ns,平均功率3.52W,峰值功率1.8kW的TEM 00模激光输出。