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相干激光雷达对发射光源的要求是人眼安全，单频，高脉冲能量，高效率和结构紧凑。2微米(μm)波段的全固态激光具有人眼安全和高的大气透过率特性优势，同时可以兼顾小型紧凑，成为相干探测激光雷达的重要候选光源。论文首先对具有2μm波段发射谱的固体激光材料及激光器的发展做了回顾；介绍了国际上几台2μm相干探测激光雷达装置发射光源的性能参数；为研制全固态2μm脉冲激光振荡器提供参考。
鉴于相干探测对2μm激光器的技术要求，论文首先确定了研究方案，即采用种子注入的环形腔脉冲激光振荡系统。本论文的任务重点完成2μm脉冲激光环形振荡器部分，利用Tm:Ho:LuLF晶体作为激光介质，三向侧面泵浦结构，和声光调Q方式。论文第二章进行了实验装置的研制与准备。
通过对侧面泵浦棒状晶体结构内泵浦光强分布的模拟，得出了三向侧面泵浦结构中晶体内温度分布；并对激光晶体的热透镜焦距进行测量，在泵浦能量3.3J，脉冲重复频率10Hz时，Tm:Ho:LuLiF晶体热透镜焦距约为-2.3m。得到的模拟和测量数据为以后的腔型优化设计等工作提供依据。利用ABCD传输矩阵方法，分析了腔型稳定性条件。谐振腔结构采用四镜8字环形腔结构。通过两个曲面镜和两个平面镜对称的腔型结构，使得腔内存在两个束腰，便于激光介质和调Q器件的插入。确定了腔型参数，并计算得到了腔内部分光束特性。
通过对Tm:Ho激光能级速率方程的求解，对全固态2μm声光调Q激光器输出激光能量和脉冲宽度进行理论预测。随后开展实验研究：研制了测量计算了Tm:Ho:LuLF晶体的小信号增益特征。在四镜8字型环形腔中，实现了声光调Q脉冲激光的输出，在国内首次获得了高脉冲能量的2μm激光输出。在注入泵浦能量3.25J时，重复频率1Hz下，自由运转激光能量103.2mJ，调Q激光能量为30.3mJ，对应光光转换效率分别为3.17％和0.93％。调Q激光脉宽为417.2ns，最大的动静比29.34％。如果通过种子注入等手段实现环形腔单向运转，所获得的激光能量和光光转换效率都将增大一倍。
本论文的主要工作在于设计了环形腔脉冲2微米全固态激光器，并在泵浦结构方面有创新，开展各相关实验研究，获得高能激光输出，为相干激光雷达的光源研制奠定了扎实的基础。