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半导体激光器泵浦Tm:YAP固体激光器的输出波长位于2μm波段,在环境监测、光电对抗、医疗等方面有广泛的应用。本论文从理论和实验两个方面对连续波(CW)、被动调Q(PQS)和被动调Q锁模(PQML)运转的Tm:YAP激光器进行了研究。在理论方面,主要进行了以下三方面的工作。首先,为了获得腔内激光模半径的分布,方便快捷的设计各种激光器谐振腔,根据ABCD矩阵理论编制了“固体激光器谐振腔计算机辅助设计软件V1.0”。其次,根据速率方程理论分别建立了CW、PQS和PQML激光器模型,编制了“固体激光器输出特性仿真软件V 1.0”,利用该软件可以方便的从理论上分析出CW,PQS和PQML运转激光器的输出激光功率、能量和脉冲的时间特性。最后,为了分析晶体热效应对激光输出功率、效率、长腔的稳定性等的影响,本论文首次建立了连续波泵浦的具有解析形式的含时热分析模型,同时首次推导并提出了热贡献系数和应力贡献系数的概念,并根据此模型编制了“激光晶体热分析仿真软件V 1.0”。此外,利用该软件对泵浦功率30W条件下半径为2mm的Tm:YAP晶体进行了动态热分析,结果表明晶体端面的热弥散时间常数约0.78s,但与晶体的半径参数无关,该晶体的热贡献系数值为1.29K/W,晶体内最高温度达326K,最大应力强度位于晶体端面的边缘处为10.2MPa。热分析结果还表明应力强度越靠近端面中心就会越快的达到稳态,而且稳态时相应的应力强度也越小,并通过Tm:YAP的破裂极限推得在应力贡献系数为0.34 MPa/W条件下该晶体的最大可允许泵浦功率为471W。在实验方面,主要开展了以下四个实验。一是测量热焦距实验,在泵浦功率16~34W时实验测量Tm:YAP的热焦距约为90~40mm,与“激光晶体热分析仿真软件V 1.0”的仿真结果一致,仿真与实验结果表明连续波泵浦的具有解析形式的含时热分析模型可以很好的反映晶体的瞬态热和应力的变化。二是CW运转Tm:YAP激光器实验,详细研究了LD的工作温度、腔长、输出镜透过率对激光输出特性的影响,验证了透镜补偿法和平凹镜补偿法两种热透镜补偿方案。利用“固体激光器输出特性仿真软件V 1.0”对激光器CW输出性能进行了模拟,搭建了L型腔激光器,实验结果与仿真的斜率效率均为34%,但仿真的阈值(6.35W)要比实际值小1.07W,分析了二者不一致的原因,最后验证了CW运转激光器模型的正确性。三是PQS实验,首次实现了LD泵浦用InGaAs/GaAs做饱和吸收体的双波长(1940nm和1986nm)输出的PQS Tm:YAP激光器。通过选择吸收体合适的位置,在泵浦功率35W条件下,获得了重频43.7kHz,脉宽447ns,最大脉冲能量达28.1μJ的脉冲输出。四是PQML实验,通过搭建1.8m的长腔,实现了LD泵浦用InGaAs/GaAs做饱和吸收体的PQML Tm:YAP激光输出,输出中心波长是1938nm,PQS效率达46.6%,PQML的调制深度约50%,最大平均输出功率达480mW。实验结果证明InGaAs/GaAs可以作为2μm波段的饱和吸收体。