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高重复率脉冲放电激励的锶蒸气激光是激光领域的研究热点之一,具有多种机制、丰富的谱线和较高的激光功率和效率等特点,能在430.5nm-6.45μm光谱范围输出多条瓦级以上功率的激光谱线,在微电子技术、材料处理、激光医疗和红外技术等领域具有广泛的应用前景。长期以来,人们对脉冲锶蒸气激光产生极大的兴趣和深入持续地研究并取得重要进展,但有关脉冲放电锶及其卤化锶蒸气激光中的微观动力学过程、激光机理和工作特性等还有待深入研究,结合国家自然科学基金项目的研究内容,论文较系统地开展了脉冲锶蒸气激光理论和实验研究工作,取得了一些创新成果,具有重要的学术和应用价值。论文第一章综述了金属蒸气激光尤其是锶蒸气激光的发展历史、研究背景和现状,分析讨论了不同机制中锶蒸气R-M跃迁激光、碰撞复合激光及其M-M跃迁激光的工作原理和技术路线,提出了锶蒸气激光中存在的问题、解决方法及课题的研究意义。第二章建立了一个反映高重复率脉冲放电激励的一价锶离子1090nm自终止激光和430.5nm复合激光交替振荡的动力学模型,得到了相关激光能级粒子数密度、电子密度和腔内光子数密度等微观参量的时间演化过程,分析解释了这两种激光交替振荡的发射过程、光电脉冲特性和粒子数反转机理,认为在放电早期和余辉期电子温度的急剧升高和降低是实现两种激光交替振荡的关键所在。第三章设计制作了小尺寸电泳式脉冲He-Sr+(Ca+)激光器,利用高重复率脉冲放电的电泳效应实现了金属锶或钙蒸气密度在放电区的均匀分布和稳定的激光输出,得到Sr+(Ca+)复合激光最大输出功率819(136)mW和56(5.9)mW/cm3功率密度的实验结果。分析讨论了脉冲频率、激励电压、氦压和430.5/373.3nm复合激光输出功率之间的关系,获得了一组较好的工作参量,为进一步研制该类激光的实用化器件奠定了基础。第四章设计制作了He-SrCl2蒸气激光器,成功地采用了锶的卤化物SrCl2代替金属锶为激光介质,实现了多条锶蒸气激光谱线的高效稳定输出,有效解决了纯金属锶激光工作时发生的锶蒸气和激光放电管之间剧烈的化学反应问题,提高了激光的运转寿命。获得了1.32W多谱线激光总功率和12.46mW／cm3功率密度,其中6.45μm波长占总功率78.1%,研究分析了He-SrCl2蒸气激光的光脉冲和电流脉冲的特性,发现-1μm／-3μm／6.45μm激光脉冲均出现在电流脉冲的下降沿并随着激光功率的增加有继续朝电流脉冲方向移动的趋势,并对此给予合理解释。第五章设计制作了可周期性更新缓冲气体后封离运转的金属蒸气激光系统,较系统地测量和分析了铜蒸气578/511nm激光的光谱线型随宏观工作参量的变化关系,发现激励电压、氖压和温度对578nm谱线结构影响较大。采用同样的方法研究了锶蒸气430.5nm复合激光的光谱结构,结果表明430.5nm谱线光谱结构稳定。