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掺Nd3+离子的激光晶体一直是固体激光器最重要的工作物质之一。在过去的几十年中,各种Nd3+激光材料以及相应的激光器件被开发出来,实现了基于Nd3+近红外激光的各种应用。掺Nd3+硅酸盐作为具有相对较宽发射谱线的激光材料,近年来吸引了较多的关注。掺Nd3+硅酸盐激光材料不仅具有优异的物理、机械和热光特性,使其成为可靠的固体激光增益介质。而且,相比较于大多数单晶掺Nd3+材料来说,比如Nd:YAG/GGG/YLF等,掺Nd3+硅酸盐材料具有展宽的光谱特性,可以获得可调谐激光输出,也有望通过锁模技术,实现在近红外波段的超短脉冲激光输出。本文从研究Nd3+掺杂的GYSO/LSO/LYSO硅酸盐晶体入手,探索了硅酸盐晶体的光谱特性与激光性能。理论方面,针对Nd3+离子4F3/2→4I13/2和4F3/2→4I11/2跃迁,建立了四能级速率方程,研究了 Nd3+掺杂的GYSO/LSO/LYSO硅酸盐晶体的输入输出特性。介绍了直角坐标系下的增益介质内热分布模型,并针对本文的三个晶体进行了仿真。实验方面,研究了室温下Nd3+掺杂的GYSO/LSO/LYSO硅酸盐晶体的发射谱和吸收谱。构建了高效的Nd3+掺杂的GYSO/LSO/LYSO硅酸盐晶体激光谐振腔,实现了基于4F3/2→4I13/2和4F3/2→4I11/2四能级跃迁的多个波长激光输出,尤其是通过谐振腔端面镜的有针对性的特殊镀膜,实现了低增益线的激光输出。研究了硅酸盐基质材料的光谱展宽特性,实现了波长可调谐激光。使用MoS2二维材料可饱和吸收体实现了被动调Q激光器。介绍了 MoS2二维材料可饱和吸收体的制备和表征,并使用它实现了 Nd:GYSO在1.06 μm的被动调Q激光器。相比较于石榴石基质材料来说,对硅酸盐激光基质材料的研究远远不足,本文较系统的研究了重要的硅酸盐材料掺杂稀土 Nd3+离子在近红外波段的激光特性,对掺Nd3+硅酸盐晶体固体激光器的研究与应用具有一定的参考价值和指导作用。