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激光二极管泵浦的全固态激光器因具有结构紧凑、效率高、热效应小、稳定性高、寿命长、光束质量好、工作介质覆盖的波段范围广及运转方式多样化等优点,在材料加工、军事、医疗、空间通讯、光显示、光互联、光信息处理和科研等领域得到广泛的应用,成为目前激光领域的研究热点。激光晶体增益介质是激光器的核心部件,它的光谱和物理特性决定了激光器系统的整体设计和输出特性。其中掺钕离子的激光晶体由于吸收波长在808nm附近,适合于半导体激光器抽运,作为增益介质得到了广泛研究。本论文采用光纤耦合输出的激光二极管作泵浦源,用Nd:YVO4、Nd:GdVO4和Nd:LuVO4晶体作为激光工作物质,利用Cr:YAG、LT-GaAs、SESAMs和V:YAG的饱和吸收特性,分别实现了1.06μm和1.34μm波段的调Q锁模激光运转;用Nd:GdVO4晶体作为激光工作物质和克尔介质,实现了Nd:GdVO4自锁模激光运转;利用KTP的二阶级联非线性（cascaded second-ordernonlinearity）和倍频特性实现了绿光自调Q锁模激光运转;用声光Q开关（AO）作为稳定元件,分别实现了Nd:GdVO4 1.06μm和Nd:GdVO4/KTP 0.53μm主动调Q锁模激光运转;利用AO-Cr:YAG组合研究了主被动双调Q锁模激光的脉冲输出特性;同时,运用高斯近似下的速率方程组对以上调Q锁模激光的运转特性进行了理论模拟。论文的主要研究工作包括:Ⅰ分析了Cr:YAG可饱和吸收体的调Q锁模原理,利用光强起伏机制及调Q速率方程模型,给出了高斯分布近似下描述Cr:YAG调Q锁模运转特性的速率方程组;在折叠腔内实现了LD泵浦c-cutNd:GdVO4 1.06μm及KTP腔内倍频0.53μm激光运转,并利用调Q锁模速率方程组模拟了该激光器的动力学过程。（§2.2）Ⅱ采用LD泵浦Nd:GdVO4晶体,以V:YAG晶体为可饱和吸收体,实现了三镜折叠腔1.34μm调Q锁模激光运转,研究了1.3μm调Q锁模激光的输出特性;利用可饱和吸收体调Q锁模模型,在高斯分布近似下给出了描述V:YAG调Q锁模运转特性的速率方程组,数值模拟与实验结果相符。（§2.3）Ⅲ采用三镜折叠腔结构,以LT-GaAs为可饱和吸收体,实现了LD泵浦Nd:LuVO41.06μm及Nd:GdVO4/KTP腔内倍频0.53μm被动调Q锁模激光运转;考虑GaAs双光子吸收,给出了高斯分布下描述LT-GaAs被动调Q锁模运转的速率方程组,并利用该模型对实验结果进行了理论模拟。（§3.2）Ⅳ以中间镜式SESAMs为可饱和吸收体,实现了LD泵浦被动调Q锁模Nd:GdVO4/KTP腔内倍频0.53μm光运转;考虑SESAMs可饱和吸收体的饱和损耗,给出了高斯分布下描述SESAMs被动调Q锁模运转的速率方程组,数值求解所得结果与实验结果相符。（§3.3）Ⅴ实现了自调Q自锁模Nd:GdVO4激光运转,在折叠腔内没有任何额外元件的情况下,得到了较稳定的激光脉冲输出;把c-cut Nd:GdVO4激光晶体和软光阑等效为快饱和吸收体,考虑克尔介质的非线性传输矩阵,根据光束在光腔内往返传播的ABCD法则和光强起伏机制,给出了克尔透镜锁模激光脉冲输出性能的速率方程模型,得到了与实验结果近似的理论计算值。（§4.2）Ⅵ考虑KTP的二阶级联非线性特性的影响,并考虑激光晶体的克尔效应,建立了描述LD泵浦Nd:GdVO4腔内倍频绿光自调Q自锁模运转特性的速率方程新模型;实验上分别实现了LD泵浦α-cut和c-cut Nd:GdVO4/KTP自调Q自锁模0.53μm激光运转,数值求解Nd:GdVO4/KTP自调Q自锁模速率方程组所得的理论值与实验结果基本相符。（§4.3）Ⅶ利用声光调Q开关,考虑Nd:GdVO4晶体的克尔效应和声光开关的关断时间对脉冲特性的影响,在高斯分布近似下建立了描述克尔锁模激光运转特性的速率方程模型;实验上利用折叠腔实现了Nd:GdVO4/AO 1.06μm和Nd:GdVO4/AO KTP腔内倍频0.53μm自调Q锁模激光的稳定运转,测量了不同声光调制频率下,激光平均输出功率、脉冲能量等随泵浦功率的变化关系,数值求解Nd:GdVO4基频和KTP倍频自调Q自锁模速率方程组所得的理论值与实验结果近似。（§5.1、§5.2）Ⅷ实现了LD泵浦Nd:GdVO4晶体AO-Cr:YAG主被动调Q锁模激光运转,通过在激光腔内插入一个声光调制器,Nd:GdVO4被动调Q锁模激光器的稳定性得到了很好的加强,测量并比较了声光调制器打开前后两种状态下的激光特性;考虑声光关断时间及调制频率的影响,给出了描述主被动双调Q锁模激光运转特性的速率方程模型,数值求解方程的理论计算值与实验结果相符。（§5.3）论文的主要创新工作包括:Ⅰ首次给出了高斯分布近似下Cr:YAG调Q锁模速率方程理论,并首次实现了LD泵浦c-cut Nd:GdVO4晶体Cr:YAG调Q锁模1.06μm和KTP内腔倍频0.53μm激光运转,理论模拟与实验结果相符。Ⅱ利用KTP作为倍频晶体,首次对LD泵浦c-cut Nd:GdVO4晶体、LT-GaAs被动调Q锁模绿激光运转特性进行了系统的理论和实验研究;利用高斯分布近似下的速率方程模型,给出了LT-GaAs调Q绿光锁模速率方程理论模型,理论模拟结果重现了调Q锁模运转的输出特性。Ⅲ首次实现了Nd:GdVO4自锁模激光的稳定运转:利用声光调Q开关,得到了稳定的锁模脉冲,考虑Nd:GdVO4晶体的克尔效应和声光开关的关断时间对脉冲特性的影响,在高斯分布近似下建立了描述克尔锁模激光运转特性的速率方程模型,数值求解方程的理论计算值与实验结果相近。Ⅳ首次考虑KTP的二阶级联非线性特性的影响,和激光晶体的克尔效应,建立了描述LD泵浦Nd:GdVO4腔内倍频绿激光自调Q自锁模运转特性的速率方程新模型,理论分析与实验结果基本相符。Ⅴ首次实现了LD泵浦Nd:GdVO4晶体AO-Cr:YAG主被动调Q锁模激光运转,考虑腔内光子数密度、激活介质反转粒子数密度和泵浦光的横向与纵向分布和声光关断时间及调制频率的影响,给出了描述双调Q锁模激光运转特性的速率方程模型,得到了与实验结果相符的理论计算值。Ⅵ首次实现了LD泵浦Nd:GdVO4晶体三镜折叠腔V:YAG调Q锁模1.34μm激光器运转,并利用高斯近似下的调Q锁模速率方程模型进行理论模拟,得到的计算结果与实验结果基本相符。