激光器是机载远程光电探测系统的重要组成部分,其性能直接决定系统应用效果。首先从激光测距方程出发,分析不同探测体制以及双波长探测需求; 然后针对半导体泵浦固体激光器进行研究,并对不同双波长实现方式进行了分析; 最后通过试验验证,实现了高能量双波长激光输出。试验结果表明: 通过主动电光调Q技术和LD侧面泵浦共腔谐振技术,可以实现高重频窄脉宽1.064 μm和1.57 μm双波长激光输出。

kHz、窄脉宽、高能量的脉冲激光光源在激光测距领域具有广阔的应用前景。依据晶体电光调Q与窄脉宽理论, 研究并设计了一种kHz、窄脉宽、高能量调Q的固体激光器。实验采用了一种适用于高占空比、高功率的LD端面泵浦构型, 利用三柱透镜耦合系统将泵浦光聚焦至工作物质内, 其最大光转化效率能达到27%；分别利用RTP晶体与KD*P晶体进行高重频电光调Q对比, 在近乎相同的静态输入下, KD*P晶体调Q获得了11 mJ的动态能量输出, RTP晶体的动态能量只有5. 64 mJ。最佳泵浦功率下, KD*P晶体的动静比接近80%, RTP晶体动静比接近40%。最后, 通过改变谐振腔的腔长, 验证了短腔法实现窄脉宽激光的可行性, 并在物理腔长为60 mm的情况下, 获得了5. 76 ns的窄脉宽激光。

利用LD直接端面泵浦技术实现的固体激光器，能很好地适用于复杂的机载环境，在工程应用上具有重要的研究价值，研究高效率LD直接端面泵浦技术的设计方法，能获得高光光转化效率的静态激光输出，对后续实现高能量的LD端泵激光光源具有重要的指导意义。针对一种纵向均匀排布的20 Bar LD阵列，利用ZEMAX软件仿真并设计了两种四棱柱光学耦合系统，将端泵阵列的泵浦光通过耦合系统聚焦至工作物质内，两种耦合系统的光束焦点位置各不相同，通过改变聚焦焦点的位置，研究了不同状态下激光能量输出情况。经实验结果可知，针对此平-平腔构型，工作物质（1at%）4 mm×4 mm×10 mm的结构尺寸下，设计泵浦光均匀照射工作物质前端面，焦点距离工作物质前端面为5.5 mm，此时，泵浦光与振荡光的模式匹配程度最高，在此状态下LD直接端面泵浦固体激光器的最大光光转化效率能高达40%。

便携式防空系统 (MANPADs)、各类红外制导导弹等红外热寻的**是民用、军用飞机重要的威胁。随着红外成像探测器被广泛用于热寻的制导**,传统的红外干扰机、曳光弹难以形成有效对抗, 以红外波段激光作为光源的红外定向对抗(DIRCM)系统是目前对抗热寻的**的有效手段。文中回顾了目前有代表性的红外定向对抗系统, 分析阐述用于红外定向对抗系统中的激光器关键技术, 给出红外成像探器致眩区域计算方法, 并讨论展望红外对抗激光器技术的发展趋势。

为了获得高功率高重频中红外激光输出, 采用LD侧面泵浦技术和高重频调Q技术, 获得高功率高重频窄脉宽1064 nm激光输出。通过1064 nm泵浦KTP产生高峰值功率2100 nm激光输出, 并抽运ZGP晶体获得12 mJ的4200 nm中红外激光输出。通过1064 nm分别泵浦PPLT和PPLN获得8.3 W的2100 nm激光输出和5.6 W的3900 nm激光输出。试验结果表明: 通过高重频调Q技术和LD侧面泵浦技术, 可以实现高重频窄脉宽1064 nm激光输出, 泵浦非线性晶体可以获得高功率高重频中红外激光输出。

依据RTP调Q与窄脉宽理论, 设计了一种高重频、窄脉宽、RTP电光调Q的激光器。分别采用两种不同的LD直接端面泵浦构型, 在1kHz重频下, 既可以获得光束质量良好、小光斑、0.75mJ的动态激光输出, 又能获得光斑较大、5.78mJ的大能量激光输出。两种LD泵浦构型的光光转化效率皆在20%以上。在物理腔长为60mm、调Q上升沿宽度小于10ns的情况下, 获得5.76ns脉宽的激光输出。改变腔长, 获得了不同腔长的脉冲宽度的变化曲线, 经理论仿真与实测数据对比两者一致。在单程增益系数一定时, 随着腔长的增加, 单程损耗系数呈减小的趋势。

高能量侧面激光器可用于激光美容、激光打标、远程探测等领域。通过侧面泵浦激光技术和电光调Q技术, 获得高重频窄脉宽1 064 nm波段激光, 利用衍射光学器件, 实现较均匀的激光输出。在电源输入电压700 V, 调Q驱动频率10 Hz的条件下,获得426 mJ的1 064 nm激光输出。实验结果表明: 通过侧面技术和衍射光学器件匀化技术, 可实现高能量较均匀光斑激光输出。

就水下探测设备要求激光器输出频率高、体积小、波段宽, 提出通过侧面泵浦激光技术和电光调Q技术获得高重频1 064 nm波段激光。利用腔外波长变换技术, 实现532 nm激光输出。在电源输入电流100 A, 调Q驱动频率1 kHz的条件下,获得36 mJ的1 064 nm激光输出和20 mJ的532 nm激光输出。试验结果表明: 通过半导体泵浦技术和频率变换技术, 可实现高重频窄脉宽双波段激光输出。

主要对大气传输及目标反射对偏振光的特性影响进行研究，以蒙特卡罗方法为基础，采用斯托克斯-穆勒形式，依据Mie散射理论及偏振双向反射函数模型，追踪每个光子的偏振态变化，最后统计分析变化后偏振光的斯托克斯矢量和偏振信息。依据所建立的模型进行仿真，仿真结果表明，当能见度为23 km，距离为100 km，目标折射率为1.44+5.23i，表面粗糙度为0.1 mm时，大气传输对光偏振特性影响较小，而目标反射的影响较大，在接收端圆偏振光退偏为椭圆偏振光。

针对激光定向干扰系统要求对抗1 μm ~3 μm和3 μm ~5 μm 2种类型探测器, 需要输出相应2种波段激光, 通过高重频调Q技术和种子注入光放大技术, 获得高功率高光束质量1.06 μm光纤激光输出, 外置起偏器获得2束激光输出, 分别为泵浦周期极化钽酸锂和周期极化铌酸锂晶体, 实现高功率1 μm ~3 μm 和3 μm ~5 μm激光输出。在电源输入电流60 A, 调Q驱动频率50 kHz的条件下,获得最高功率7.5 W的2 μm激光和4.2 W的3.9 μm激光, 频率转换效率为39.5%。实验结果表明: 通过光纤激光器泵浦光参量振荡器, 可获得高功率1 μm ~3 μm和3 μm ~5 μm双波段激光输出。