掺钛蓝宝石激光器是迄今为止输出光谱在近红外波段调谐范围最宽的固体激光器之一,若辅之以非线性光学频率变换技术,制成准相位匹配光学参量振荡器,通过调整相关参数,可以得到高输出功率、高效率、可调谐波长范围大、寿命长、结构紧凑而体积小的红外可调谐光源,满足光通讯、红外对抗、环境监测、及光谱学研究等诸多领域的应用需求。本文介绍了脉冲可调谐掺钛蓝宝石激光器的发展状况和应用前景,由此提出了本研究的意义。介绍了掺钛蓝宝石晶体物理、化学和光谱特性,并讨论了其物质构成和能级结构。以四能级系统为理论模型对脉冲可调谐掺钛蓝宝石激光系统建立了速率方程。对其进行了数值模拟,给出了计算结果,并对系统中的几个主要参数进行了优化。对调谐元双折射滤光片进行了设计,采用厚度比为1:2:10的三片组合型双折射滤光片,最薄晶片厚度d 1 = 0.45mm,光轴与滤光片法线方向呈90度角,以使系统的输出参数达到预期的要求。利用Nd:YAG的倍频输出532nm作为泵浦光源,对采用平—平腔型的掺钛蓝宝石激光器进行纵向泵浦,在输出镜透过率为45%,最大泵浦能量为470mJ的条件下,获得了调谐范围为761~843nm,最大单脉冲能量为95mJ,线宽为1nm,获得最大斜率效率为18.3%,最大绝对效率为32.1%的激光输出。我们还发现在现有泵浦条件下,当泵浦能量达到最大值时,激光输出并未出现饱和现象,且并未达到钛宝石晶体的能量破坏阈值,因此我们认为进一步加大泵浦能量,并改善冷却系统可进一步提高输出激光能量和泵浦光转换效率。