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随着激光技术的不断成熟,激光已经成为各个领域不可或缺的重要工具。其中,二极管泵浦的全固态超短脉冲皮秒激光器能够输出高峰值功率、窄脉宽、高光束质量的激光脉冲,在光全息存储技术、激光核聚变、超精细加工、激光测距、生物学、光电取样技术、光纤通信技术等领域具有广泛的应用。为了满足材料加工时所需的脉冲能量和加工速度,皮秒激光器需采用高重复频率的再生放大技术。对于百kHz高重复频率再生放大器,在某些重复频率下,放大阶段消耗的反转粒子数与抽运阶段增加的反转粒子数之间难以保持平衡,使其输出能量出现一高一低两种能量,即倍周期分叉现象。本论文针对这一问题进行了相关实验和数值模拟,最终实现了全固态百kHz皮秒再生放大器稳定的较高功率输出。论文全文分为4个章节。第一章节,论述了全固态高重频皮秒激光器在激光微加工领域和激光测距领域的应用价值。对国内外超快激光再生放大器和行波放大器研究现状进行了总结;介绍了本文主要内容。第二章节,为提高再生放大器输出功率,优化输出激光的光束质量,对半导体激光器两种泵浦方式进行了分析比较。阐述了Nd:YVO4晶体用于激光工作物质的优势,并且选用888nm作为泵浦波长。测量了掺杂浓度0.5 at.%,4×4×30mm3Nd:YVO4晶体的吸收系数,短腔功率及热应力等。第三章节,介绍了SESAM被动锁模原理,采用SESAM锁模激光器作为再生放大种子源,进行了100kHz再生放大实验研究,发现其在最大输出功率下脉冲能量不稳定,即倍周期现象;然后继续提高重复频率,发现在重复频率大于等于250kHz时,Nd:YVO4再生放大器能够避开倍周期现象。在吸收抽运功率为70W时,获得了脉冲宽度12ps,最大平均功率18W,最高单脉冲能量72μJ,重复频率从250 kHz到500kHz之间稳定的再生放大输出。第四章节,阐述了高重复频率再生放大器脉冲动态特性,对不同重复频率下Nd:YVO4皮秒激光再生放大器进行数值模拟。通过理论分析和数值模拟,解释了不同重复频率对输出脉冲稳定性的影响。