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测风雷达光源的波长要求为2μm左右,Tm:Lu YAG激光器输出的中心波长为2020nm,可以满足其需求,同时和Tm:YAG相比,其输出波长更偏离水的吸收峰,相比于Tm:Lu AG造价更便宜,所以Tm:Lu YAG激光器有更大的发展潜力,同时还可以用于医疗手术,激光测距,材料加工和切割等领域。本论文主要内容如下:理论上,分析了Tm:Lu YAG晶体的吸收光谱,确定其在785nm处具有较强的吸收,可用中心波长785nm的LD作为抽运源。通过分析Tm:Lu YAG结晶中Tm3+的能级结构以及建立连续、脉冲抽运Tm:Lu YAG激光器的速率方程和连续、脉冲抽运Tm:Lu YAG声光调Q激光器速率方程,确定了工作物质中Tm3+浓度为3.5%,分析得到连续抽运Tm:Lu YAG激光器自由运转时阈值功率3.4W,抽运功率15W时可获得4.7W激光输出。连续抽运Tm:Lu YAG声光调Q激光器在重频100Hz、抽运功率9W时,可获得单脉冲能量3.39m J。脉冲抽运Tm:Lu YAG激光器自由运转时阈值能量为16m J,注入能量为150m J时可获得64m J的激光输出。脉冲抽运Tm:Lu YAG声光调Q激光器在重频为100Hz、注入能量80m J时,可获得单脉冲能量为2.53m J。在晶体热效应方面,建立了连续、脉冲抽运双端键合Tm:Lu YAG晶体的热模型,模拟了晶体内部温度分布情况,从模拟结果可以看出脉冲抽运方式能缓解晶体的热效应。为了设计光学稳定谐振腔,理论计算并实验验证了Tm:Lu YAG晶体不同抽运方式下热焦距值。实验方面,搭建实验平台,分别进行了连续、脉冲LD端面抽运Tm:Lu YAG激光器输出特性实验以及连续、脉冲LD端面抽运Tm:Lu YAG激光器声光调Q输出特性实验。连续抽运Tm:Lu YAG激光器自由运转下阈值3.7W,抽运功率15W下,最高输出功率为3.7W,斜率效率30.7%。连续抽运Tm:Lu YAG声光调Q激光器在抽运功率为9.12W,重频100Hz下获得最大脉冲能量为3.07m J,脉宽为100ns。脉冲抽运Tm:Lu YAG激光器自由运转时阈值为20.8m J,在重频100Hz、脉冲宽度5ms、注入能量94.7m J下,获得Tm:Lu YAG激光器最高输出能量27.1m J,斜率效率36%。脉冲抽运Tm:Lu YAG声光调Q激光器在注入能量为80.8m J,重频100Hz下获得最大脉冲能量为2.28m J,脉宽为141.5ns。实验结果与理论模拟结果基本一致。