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1.6微米激光处于人眼安全波段和大气窗口，在科研、医疗、工业等领域得到关注，具有重要的应用前景，并已经在多普勒测风雷达系统、光谱学、成像等众多领域得到快速应用。1.6微米激光可以通过OPO非线性方法或拉曼频移间接获得，但该类方法效率低，结构复杂，最简便方法是利用半导体激光器直接泵浦掺Er增益介质来获得1.6微米全固态激光器。但由于掺Er激光介质通常受到严重的上转换效应及较大热效应的限制，使得1.6微米全固态激光技术的进展不快。因此，深入研究掺Er介质全固态激光器的性能，成为获得高效率1.6微米激光器的关键。
本文对典型的Er单掺介质和Er、Yb双掺介质两类常用的掺Er激光介质的连续和调Q性能做了详细研究。最终选取了适合于获得高功率、高效率的介质:Er(:)YAG晶体，研究了其上转换行为，并进一步探求抑制上转换和提高效率的有效方案。论文第一章首先对掺铒激光介质进行了分类描述，并介绍了上转换机制和不同类别增益介质的激光机制，然后对LD泵浦和Er光纤激光器泵浦的Er(:)YAG激光器做了比较，并对LD泵浦的Er(∶)YAG激光器的发展状况和困难做了介绍。第二章首先详细描述了Er(∶)Yb(∶)YVO4晶体的连续和调Q激光实验结果，在连续出光下获得230mW最大输出，斜率效率4.5％，阈值为1.69W，500Hz调Q重频时获得0.19mJ最大脉冲能量，对应的脉冲宽度为130ns;该章节最后对其调Q状态下激光上能级寿命的降低做了解释。第三章首先通过进一步降低Er掺杂浓度，成功抑制了LD泵浦的Er(∶)YAG激光器中的上转换和热效应问题，并获得了接近量子效率的吸收斜率效率;接下来对调Q性能做了详细描述，在100Hz调Q重复频率下获得了7mJ最大脉冲能量，对应脉冲宽度为65ns;最后指出了目前泵浦吸收不足的问题，并提出两种解决方案。第四章详细推导了单端泵长晶体的热透镜等效模型。该模型可以简便、近似的计算单端泵长晶体情况下晶体端面激光模式大小，极大地简化了腔型设计。该模型参照第三章中两种改进方案的实际情推导获得，但数值模拟证明其结论对于所有单端泵长晶体情况都近似适用。论文最后对本论文所做工作进行了简单总结，并就1.6微米全固态掺Er激光器未来发展方向提出了自己的观点。