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激光二极管(Laser Diode)泵浦的全固态激光器的系统稳定性强、整体结构简单、光束方向性好且获得的泵浦效率非常高等优点,在激光光谱检测、通信光谱编码、精密工业加工、遗传基因能量转移、先进医学手术等先进学技术领域收到科学家们的青睐,得到大范围推广与应用,近年来一直是人们研究的热点。泵浦功率增加引起增益介质产生的热透镜效应和热致双折射效应是阻碍激光器获得更高输出功率和更好光束质量的关键因素之一。近年来的研究表明,具有浓度梯度的键合晶体,可以有效地减少增益介质内部由于热沉积而产生的热损耗,从而减少热效应。本论文的泵浦源选用光纤耦合输出的激光二极管,选用分段掺杂不同浓度的键合 Nd:YVO4/Nd:YVO4/Nd:YVO4、Nd:GdVO4/Nd:GdVO4/Nd:GdVO4、Nd:GdVO4/Nd:YVO4/Nd:GdVO4、Nd:YVO4/Nd:GdVO4/Nd:YVO4 晶体作激光工作物质,分别对键合晶体的热效应参数即温度场和热焦距以及脉冲激光特性进行了探索。论文的涉及的工作有以下几个方面:(Ⅰ)研究了非键合晶体和不同掺杂浓度的分段键合晶体的热效应机理,利用有限差分法将热传导方程的中的导数用相应的差商近似代替,得到差分形式方程,采用数值模拟方法,理论模拟了同基质和不同基质的增益介质的热焦距和晶体内部以及泵浦端面上的温度场分布情况。对晶体的热焦距进行了实验测量,测量的结果和数值模拟的数据在变化趋势上一致,即理论数据和实验结果随泵浦功率变化的趋势吻合。(Ⅱ)实验研究了以GaAs为饱和吸收体的LD泵浦键合Nd:YVO4/Nd:YVO4/Nd:YVO4被动调Q激光特性。通过实验测得了激光器特性参数如输出功率、脉宽、脉冲重复率等在不同输出镜透过率条件下随泵浦功率发生变化的趋势。然后利用E=Pav/F和Ppeak =E/tp计算出单脉冲能量、峰值功率,分析和泵浦功率的变化关系。(Ⅲ)实现了 Cr4+:YAG饱和吸收体1064 nm的LD泵浦多段键合Nd:YVO4晶体被动调Q激光运转。实验采用平凹腔结构,通过实验获得了两块不同掺钕浓度的键合Nd:YVO4晶体在不同小信号透过率条件下表征激光器性能的参数如输出功率、脉宽、峰值功率等随泵浦功率变化的趋势。(Ⅳ)实现了 LD泵浦键合Nd:YVO4主动调Q的1064 nm激光运转。利用EO开关作为调Q器件对激光器实现了主动调Q,研究其主动调Q的激光特性,选用两块相同尺寸不同掺钕浓度的键合Nd:YVO4/Nd:YV04/Nd:YVO4晶体进行实验测量,分别在不同输出镜透过率的条件下,测得经过谐振腔的输出功率、脉宽、脉冲重复率等表征激光器性能的参数随泵浦功率增加而改变的趋势,进而利用E=Pav/F和Ppeak=E/tp计算出E和Ppeak的变化曲线。(Ⅴ)利用半导体可饱和吸收镜SESAM,分别采用W型和X型五镜折叠腔实现了 LD泵浦下键合Nd:YVO4和Nd:GdVO4晶体1064 nm的稳定连续锁模激光输出。利用ABCD矩阵理论进行计算,选择合适腔长,进一步优化和调整谐振腔的各项参数,获得稳定的连续锁模输出。(Ⅵ)采用X型腔,对不同基质键合Nd:GdVO4/Nd:YVO4/Nd:GdVO4和Nd:YVO4/Nd:GdVO4/Nd:YVO4晶体1064 nm的连续锁模激光特性进行了对比研究,结果表明Nd:GdVO4/Nd:YVO4/Nd:GdVO4的激光性能更好,而且同等条件下优于同基质键合Nd:GdVO4/Nd:GdVO4/Nd:GdVO4晶体的激光输出特性。论文的创新点:(Ⅰ)首次通过分段晶体近似薄透镜的计算方法,计算出不同基质键合Nd:GdVO4/Nd:YVO4/Nd:GdVO4、Nd:YVO4/Nd:GdVO4/Nd:YVO4 晶体的热焦距。借助 MATLAB软件,采用有限差分法,模拟出键合Nd:GdVO4/Nd:GdVO4/Nd:GdVO4、Nd:GdVO4/Nd:YVO4/Nd:GdVO4、Nd:YVO4/Nd:GdVO4/Nd:YVO4 晶体内部温度场的分布情况。(Ⅱ)首次利用SESAM实现了键合Nd:GdVO4/Nd:GdVO4/Nd:GdVO4晶体连续锁模激光运转。(Ⅲ)首次利用SESAM实现了不同基质键合Nd:GdVO4/Nd:YVO4/Nd:GdVO4和Nd:YVO4/Nd:GdVO4/Nd:YVO4晶体连续锁模激光运转,并对它们的激光特性进行了对比研究。