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激光二极管泵浦微片激光器由于具有体积小、性能稳定、寿命长、全固化、效率高、光束质量好、易实现单纵模输出及运行成本低等优势,已成为固体激光器研究领域的热点之一。微片激光器与被动调Q技术相结合可以研制出小型的短脉冲激光器。由于激光二极管泵浦被动调Q微片激光器腔长较短造成光子在腔内往返时间较短,容易实现脉宽为纳秒级乃至亚纳秒级、重复频率达千赫兹以上、峰值功率为千瓦量级、单脉冲能量微焦耳量级的短脉冲输出。它在远程测量、三维成像、环境监测、微机械、微型手术等方面将有十分广泛的应用前景。掺钕钒酸盐系列晶体,如Nd:YVO4,Nd:GdVO4和Nd:LuVO4,因其具有宽的吸收带宽、大的吸收和发射截面以及偏振输出等特性,在众多的激光材料中脱颖而出,成为中小功率连续激光器特别是微片激光器中的理想增益介质。Nd:LuxGd1-xVO4（0＜x＜1）混晶是一种新型的钒酸盐晶体,与Nd:GdVO4和Nd:LuVO4晶体相比,其Nd3+离子的特征谱线（包括吸收和发射谱线等）出现非均匀加宽,从而使发射截面变小、荧光寿命增大、能量存储的能力增强,有利于在调Q激光领域的应用。本论文采用光纤耦合输出的激光二极管作泵浦源,研究了Nd:LuVO4、Nd:GdVO4微片的连续输出特性并优化了其连续激光输出;着重对比研究了以Cr4+:YAG作为可饱和吸收体的Nd:LuVO4、Nd:GdVO4及Nd:Lu0.14Gd0.86VO4微片被动调Q输出特性,获得了短的调Q脉冲激光输出。主要研究工作及结论如下:实验研究了不同Nd3+掺杂浓度,不同通光长度,不同输出透过率的a-cutNd:LuVO4微片的连续1.06μm激光的输出特性。在高功率泵浦下,可以获得的最大光-光转换效率为44.4%,最大斜效率为44.65%,最高输出功率为9.7 W。同时对a-cut Nd:GdVO4连续1.06μm微片激光器的输出特性进行了研究,在23.9W的泵浦下,激光器的光-光转换效率和斜效率分别为42.3%和42.6%,最高输出功率达到10.1 W。证明了Nd:LuVO4、Nd:GdVO4晶体非常适合作为LD泵浦的高效微片激光器的增益介质。采用Nd3+掺杂浓度1 at.%,厚度1.5 mm的a向切割Nd:LuVO4微片,利用初始透过率为61%的Cr4+:YAG可饱和吸收体和透过率为20%的平面输出镜,获得最大单脉冲能量92.8μJ,最短脉宽3.3 ns,最高重复频率24.8 kHz的被动调Q输出。这是已知的以Nd:LuVO4为增益介质获得的最短调Q脉冲。对Nd3+掺杂浓度0.5 at.%,厚度1 mm的a向切割Nd:LuVO4微片的被动调Q研究发现,让Cr4+:YAG兼作调Q元件和谐振腔的输出镜,将腔长缩短至5-6mm,可以更容易实现被动调Q输出,且有更优的调Q性能。采用初始透过率为77%和输出透过率为15%的Cr4+:YAG,获得最高重复频率23.95 kHz,最大单脉冲能量21.21μJ,最短脉宽4.5 ns,最高峰值功率4.71 kW的被动调Q输出。在同样的谐振腔结构和可饱和吸收体条件下,研究了Nd3+掺杂浓度0.5 at.%,厚度1 mm的a向切割Nd:GdVO4微片的被动调Q特性,获得最大单脉冲能量44.59μJ,最短脉宽2.9 ns,最高峰值功率15.38 kW的调Q脉冲。这是已知的采用a-cut Nd:GdVO4为增益介质和Cr4+:YAG为饱和吸收体获得的最短调Q脉冲。利用相同的腔结构和可饱和吸收体,研究了Nd3+掺杂浓度0.5 at.%,厚度2mm的a向切割Nd:Lu0.14Gd0.86VO4混晶微片的被动调Q性能,获得最大单脉冲能量119.54μJ,最短脉宽2.2 ns,最高峰值功率54.34 kW的调Q脉冲。这是已知的以Nd:LuxGd1-xVO4混晶为增益介质获得的最短调Q脉冲。通过比较发现,Nd:Lu0.14Gd0.86VO4混晶由于发射截面较小,能量存储能力较强,可以获得较大的单脉冲能量,而且从实验结果来看也容易获得较短的脉宽和较高的峰值功率。而Nd:LuVO4则因大的发射截面缩短了“漂白”可饱和吸收体的时间间隔,更易于输出高重复频率的调Q脉冲。