在激光领域中,波长较短的激光器——蓝光激光器(450 nm～480 nm)在高密度存储、三原色激光彩色显示、深海通讯、激光医疗、激光光谱学等众多领域有着非常广泛的应用。其中461 nm对应于锶(Sr)原子一级冷却中(5S2)1S0～(5S5P)1P1的偶极跃迁线,应用于锶冷原子光钟的研究课题中。原子钟是利用原子或分子能级跃迁产生的辐射频率来锁定与其连接的振荡器频率而制成的一种高精度时钟,被称为原子频标或量子频率标准。在原子光钟实验中想要取得较高的频率稳定度,需要的原子速度越小越好,通常利用多普勒冷却效应、拉曼冷却等激光冷却的方法获得超低温(低速)原子。因此,本文中我们针对锶原子光钟对461 nm激光光源的特殊需求,研制开发了一种全固态内腔倍频单频461 nm蓝光钛宝石激光器,为锶原子一级冷却和俘获提供激光光源。其主要工作内容为:1.分析了增益介质——钛宝石晶体的物化特性参数,从钛宝石晶体辐射产生激光的准四能级过程出发,结合光子变化速率方程,理论推导阈值功率表达式,分析与阈值功率相关因素,为降低阈值寻求理论依据,最后结合具体实验,得到了922nm基频光的泵浦阈值随着钛宝石晶体处的腰斑半径变化曲线。2.介绍了两种相位匹配的技术和方法:双折射相位匹配(BQM)和准相位匹配(QPM)。其中,首先分析了双折射相位匹配中角度匹配存在的走离效应,并得到最大相互作用长度的计算公式,为Ⅰ类临界相位匹配的LBO倍频晶体长度参数的选择提供依据;然后分析了另一种可避免走离效应的相位匹配技术——准相位匹配,介绍了周期极化倍频晶体的设计原理。3.设计了一种紧凑、稳定的六镜环形谐振腔结构,谐振腔内加入光学单向器、滤波片、标准具等光学元件,保证基频光实现单向运转,且激光的频率(或波长)在一定范围内可连续调谐。4.以Ⅰ类临界相位匹配的LBO(3mm×3mm×7.3mm)作为倍频晶体,在泵浦功率为14 W时,蓝光输出最大功率为1.02 W,绿光-蓝光的光光转化效率为7.3%,长期功率稳定性在三个小时内优于±1.3%,其M2因子分别为M2=1.59,M_y~2= 1.20,激光器输出蓝光的调谐范围为20 nm,激光器经稳频系统锁定后得到基频光的频率漂移15分钟内优于±4.2MHz;以准相位匹配的PPKTP(1mm×2mm×18mm)为倍频晶体,在泵浦功率为12 W时,最大输出功率为1.05 W,绿光-蓝光的光光转化效率为8.75%,长期功率稳定性在三个小时内优于±1.5%,基频光在921.72 nm附近连续调谐范围达到7.878 GHz,相应倍频光的调谐范围为15.756 GHz,其光束质量大大改善,M2 因子分别为 M_x~2 = 1.05,M_y~2 = 1.04。