近年来,随着手机和移动互联网的日益普及流行,无线通信技术已成为通信领域研究的热点。在无线电频谱资源的使用方面,当前使用最广泛的分米波、厘米波频段资源即将被占用耗尽,人们将研究的焦点转移到频率更高,频段范围更大的毫米波上。双频微片激光器输出相位相关的双频激光用于拍频获得毫米波是一个相对简单且有效的方法。因此,各国研究人员对于双频微片激光器如何输出大功率、大频差的激光研究颇多。为了获得理想的大功率双频激光源,本论文从理论和实验两方面研究如何获得大功率双频激光,并对影响激光输出的热效应进行研究,具体包括以下几方面的内容:(1)对毫米波的发展前景和几种常见的光生毫米波技术进行概述,并说明双频微片激光器用于获得毫米波源的优越性。然后对国内外关于双频微片激光器的研究现况和进展进行阐述。(2)叙述激光产生的原理和激光器的结构组成,并详细介绍激光增益介质。随后对双频微片激光器的构成进行阐述。此外通过分析速率方程,推导出可以描述激光输出特性的表达式。(3)阐述两种激光模式:纵模和横模。介绍实现输出大功率双频激光的原理和方法。研究由双频Nd:YVO4晶体微片激光器和Nd:YVO4固体激光放大器组成的MOPA系统,输出的种子激光的输出功率和频谱、放大激光输出功率和放大倍数。将LD抽运功率保持在2.23 W,种子激光输出功率达到最大的247.8 mW,斜效率为24.34%。放大激光功率为2.38 W,放大倍数为9.65。通过分析频谱和功率放大倍数可知,频谱不匹配和增益饱和效应是导致输出功率不理想的两个原因。(4)对热效应理论中的热致腔长变化以及热致折射率变化两方面进行深入研究。利用热效应和频谱匹配的相关性,研究在对激光晶体施加温控的情况下,放大激光的输出功率和频谱特性。当激光晶体温度保持在53.3°C,将LD抽运功率保持在2.23 W,双频放大激光的功率为2.40 W,频差为45.03 GHz。放大激光的光束质量相比于种子有所改善提高。通过Ansys仿真可知,在同等条件下,当激光晶体的截面边长越短、厚度越厚时,晶体内部中心与外部表面之间温差越小。