在以晶体作为介质的全固态拉曼激光器领域中,受激拉曼散射由于它的实用性和高效性,是最重要的非线性变化方法之一。通过受激拉曼散射能够得到激光器不能直接发射的波长,范围可从紫外到近红外,而且具有很高的转换效率,极大的拓展了激光光谱覆盖范围。随着材料研究领域深入发展,新的高性能激光晶体不断出现,拉曼晶体的性能不断得到提高,全固态拉曼激光器由于具有结构紧凑、效率高和稳定性好等优点,已成为近些年激光器领域研究的热点之一。其中由于2³μm波长范围激光与许多气体分子的吸收线重合,这使其在遥感、气体分子探测与环境监测等方面有广泛应用前景。目前,大部分拉曼激光器主要研究的波长范围集中在可见光和近红外区域,这是由于拉曼增益系数随着波长的增加快速减小。谐振腔的结构设计会直接影响到固体拉曼激光器的输出特性,在各种腔结构的激光器中由于内腔式拉曼激光器受激拉曼散射阈值低,转换效率高,在激光器的研究中受到了广泛应用。本论文具体的工作内容包括:1、基于传输矩阵理论,分析并计算了晶体热透镜效应对谐振腔稳定性的影响,使用MATLBA软件编程对谐振腔各参数进行模拟,对腔长、腔镜和腔型等进行选择对比,确定了谐振腔内各器件与晶体位置参数,为实验研究提供了充足的理论支持。2、实验研究了直线腔结构下的LD泵浦Tm:YLF/ZnWO₄拉曼激光器,比较并分析了不同曲率半径的输出镜、热透镜焦距和谐振腔腔长对激光器稳定性的影响,计算了腔内光斑半径的分布,并对拉曼晶体的放置位置进行选择。通过采用平-凹腔结构,以Tm:YLF作为激光晶体,ZnWO₄作为拉曼增益介质,利用LD端面泵浦以及声光调Q的方式得到了1878 nm的基频光,并且利用ZnWO₄拉曼频移的特性进一步得到了2266 nm的一阶斯托克斯拉曼光。测得了基频光输出功率及脉冲宽度随泵浦功率的变化关系,和在不同重复频率下,拉曼光输出功率及脉冲宽度随泵浦功率的变化关系。当泵浦功率为20 W,Q开关重复频率为5 kHz时,基频光与拉曼光的最大平均输出功率分别为1.991W和108.4 mW,相应的拉曼光与泵浦光的光-光转换效率约为0.5%,此时拉曼光的峰值功率为2.05 kW。3、实验研究了基于L型腔的Tm:YLF/YVO₄拉曼激光器,比较分析了输入镜与输出镜曲率半径对谐振腔稳定性的影响,通过采用凹-凹腔结构,单端泵浦,声光调Q以及双端输出的方式,同时得到了1900 nm基频光与2291 nm一阶斯托克斯拉曼光输出。在21 W的泵浦功率,5 kHz的Q开关重复频率下,一阶斯托克斯拉曼光获得175.2 mW的最大平均输出功率,相对于泵浦光的光-光转换效率约为0.8%,最窄脉冲宽度和峰值功率分别约为21.41 ns和1.63 kW。4、实验研究了基于U型腔的Tm:YLF/YVO₄拉曼激光器,研究分析了不同调Q重复频率下,基频光和一阶斯托克斯拉曼光的输出特性。通过使用凹-凹腔结构,里面再插入拉曼增益介质和对基频光高透、拉曼光高反的平面镜的办法,得到了1900 nm基频光和2287 nm的一阶斯托克斯拉曼光。在22 W的泵浦功率,5 kHz的Q开关重复频率下,一阶斯托克斯拉曼光在波长2287 nm处获得261 mW的最大平均输出功率。一阶斯托克斯拉曼光相对于泵浦光的光-光转换效率约为1.1%,最窄脉冲宽度和峰值功率分别约为16.59 ns和3.14 kW。