高重复频率双波长激光器在远程激光测距、光电对抗、激光通信、激光雷达等领域具有重要的应用价值。为了获得高重复频率率双波长激光输出, 首先通过高重复频率驱动电光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 获得高功率、高重复频率、窄脉冲宽度的线偏振1.06 μm激光输出。再利用内腔差频方式, 对周期极化晶体钽酸锂(PPLT)进行差频变换, 获得1.46 μm和3.9 μm双波段激光输出。在激光器电源抽运电流25 A、调制频率10 kHz时, 实现40 W的1.06 μm激光输出, 泵浦PPLT晶体获得最高功率为2.6 W的3.9 μm和4.2 W的1.46 μm激光, 差频转换效率为17%。试验结果表明：通过高重复频率电光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 可以实现高重复频率、窄脉冲宽度1.06 μm光输出, 泵浦PPLT可获3.9 μm和1.46 μm双波长激光输出。

为了获得高效率多波段激光输出, 通过高重复频率驱动声光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 获得高功率高重频窄脉宽1.06 μm激光输出。利用起偏器件获得垂直和水平两束1.06 μm线偏振光, 一束垂直线偏振光泵浦非线性晶体周期极化钽酸锂(PPLT), 实现1.46 μm与3.9 μm激光输出后与另一束1.06 μm水平线偏振光合束, 实现三波段共轴激光输出。在电源输入电流35 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下, 获得140 W的1.06 μm激光。分束后泵浦PPLT获得最高功率为6.3 W的3.9 μm和8.6 W的1.46 μm激光, 差频转化效率为21.3%。试验结果表明: 通过高重频声光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 可以实现高重频窄脉宽1.06 μm光输出, 泵浦PPLT可获3.9 μm和1.46 μm激光输出。

采用侧面泵浦Nd∶GdVO4晶体的方式, 利用I类相位匹配LBO(LiB3O5)晶体进行腔内倍频。腔型采用平凹直腔, 利用软件模拟优化谐振腔腔镜曲率半径、腔长以及晶体放置位置等参数, 在最大注入电功率750 W时获得9.7 W的671 nm光输出, 重复频率10 kHz, 发散角7.9 mrad, 电-光转换效率约为1.3%。

为了获得高功率高效率3 μm～5 μm中红外激光输出，利用双声光调Q晶体，通过高重复频率驱动调Q同步技术和LD侧面泵浦双棒串接技术，获得高功率高光束质量1.06 μm激光双端输出，外置起偏器获得4束激光输出，利用波片偏振旋光原理，实现4束偏振态一致的激光输出，泵浦非线性晶体PPLT进行频率变换，实现高功率3 μm～5 μm中红外激光输出。在电源输入电流30 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下，获得最高功率10.6 W的3.9 μm中红外激光，1.06 μm～3.9 μm转化效率为9.5%。实验结果表明：通过双声光调Q技术和LD侧面泵浦双棒串接技术，可以实现4束高重复频率窄脉宽1.06 μm偏振激光输出，泵浦PPLT可获得高功率3.9 μm中红外激光输出。

为了获得高效率3 μm~5 μm中红外激光输出，利用电光调Q晶体RbTiOPO4(RTP)，通过高重复频率驱动调Q同步技术和LD侧面泵浦技术，获得高重频窄脉宽1.06 μm激光输出，泵浦非线性晶体周期极化钽酸锂(PPLT)进行频率变换，实现高功率3 μm~5 μm中红外激光输出。在电源输入电流20 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下，获得15 W的1.06 μm激光。利用该1.06 μm激光泵浦PPLT获得最高功率为2.6 W的3.9 μm中红外激光，1.06 μm到3.9 μm的转化效率为17.3%。实验结果表明：通过高重频电光调Q技术和LD侧面泵浦技术，可以实现高重频窄脉宽1.06 μm偏振光输出，泵浦PPLT可获得高功率高效率3.9 μm中红外激光输出。

利用1.06 μm光泵浦周期极化钽酸锂(PPLT)晶体获得1.54 μm激光。采用内腔式光参量振荡结构,利用V型腔优化谐振腔参数,分析了OPO晶体内光斑大小随激光工作物质热焦距的变化以及V型腔夹角对光束质量的影响。当泵浦电功率约为100 W时,获得高重复频率10 kHz、脉冲宽度125 ns、平均功率1.9 W的1.54 μm激光,电光转换效率约为1.9%。

为了获得高功率窄脉宽532 nm绿光激光输出,通过高重复频率声光驱动调Q技术和LD侧面泵浦Nd∶GdVO4技术,获得高功率线偏振1 064 nm激光输出。采用内腔倍频方式,对非线性晶体KTP进行频率变换,实现高功率窄脉宽绿光激光输出。在电源输入电流30 A,调Q驱动频率10 kHz的条件下,获得最高功率30 W线偏振1 064 nm激光输出,脉宽30 ns,倍频KTP晶体获得23.4 W的532 nm绿光输出,1 064 nm到532 nm转化效率为78%。实验结果表明：通过声光调Q技术和LD侧面泵浦Nd∶GdVO4技术,可以实现高功率线偏振窄脉宽1 064 nm激光输出,倍频非线性晶体KTP可获得高功率窄脉宽532 nm激光。

为了获得可对红外成像探测器具有干扰效果的高功率、高重复频率3.8 μm中红外激光, 首先通过LD侧面泵浦双棒技术和高重复频率声光调Q技术, 获得高功率高重复频率1.06 μm激光, 再将其作为泵浦光进行非线性差频试验, 获得3.8 μm激光输出。将输出的3.8 μm中红外激光用于红外探测器的干扰试验, 获得了较好的干扰效果。

对半导体可饱和吸收镜(SESAM)实现固体激光器皮秒锁模的机理进行了研究。通过对染料锁模介质和SESAM的结构对比，对SESAM皮秒锁模机理提出了一个新的解释。其在锁模激光器中充当锁模器件时，不仅仅是一个吸收体，同时也是一个增益介质。当腔内增益和损耗保持平衡时实现稳定的连续锁模。

将半导体可饱和吸收体（SESAM）锁模技术与腔倒空技术结合，采用半导体端面抽运方式实现了具有高重复频率、大单脉冲能量的皮秒激光器的运转。从理论上分析了腔倒空锁模输出的机理，建立起腔倒空锁模激光器运行的物理图像，并对影响激光器倒空率的一些因素进行了研究。实验上，实现端面抽运NdYVO4晶体的SESAM连续锁模后，在锁模腔内插入BBO电光调制晶体，获得10 kHz腔倒空皮秒锁模脉冲输出。当抽运光功率为14.1 W时，输出锁模脉冲的单脉冲能量为6.5 μJ，脉冲宽度为10.4 ps。