通过研究双折射晶体Nd∶YVO4的偏振特性,利用楔角为10°的Nd∶YVO4激光晶体和倍频晶体KTP(磷酸钛氧钾)在绿光激光器中构造了一个新型双折射滤波器。理论分析了KTP晶体的长度、基频光在KTP中的入射角度和KTP的温度对双折射滤波器选频的影响。实验中使用长度为4.4,5,7 mm的KTP,采用V型腔结构,最后分别获得了90,120,104 mW的单频绿光。实验结果表明,由楔形Nd∶YVO4和KTP构成的双折射滤波器成功实现了激光单纵模运转,且方法简单易行。当KTP晶体长度为5 mm时,测得楔形Nd∶YVO4/KTP激光器的单纵模运转温度范围约为5 ℃。

报道了一种锁波长914 nm共振抽运的Nd∶YVO4/LBO腔内倍频的绿光激光器,利用锁波长914 nm的半导体激光器作为抽运源,极大地提高了抽运的均匀性和抽运效率,降低了激光器的热效应,从而获得了高光束质量的532 nm激光输出。当抽运功率为18 W,调制频率为130 kHz时,获得了最高输出功率为6.7 W的绿光,入射抽运光的光-光转换效率为37.2%,对应的吸收抽运光的光-光转换效率为60%。

利用偏振分束器(PBS)选择性地实现a轴切割Nd∶YVO4晶体π和σ偏振的激光输出的实验研究。四方晶系Nd∶YVO4晶体偏振荧光光谱的差异, 导致了输出π和σ偏振激光的性能差别。实验中利用PBS的反射光束主动选偏, 结合激光晶体沿通光方向旋转, 分别对a轴切割Nd∶YVO4晶体的4F3/2~4I11/2和4F3/2~4I13/2能级跃迁的偏振激光性能进行测试。在11 W的入射抽运功率下, 基于4F3/2~4I11/2能级跃迁分别获得了5.5 W的π偏振1064.3 nm激光输出和4.4 W的σ偏振1066.7 nm激光输出; 基于4F3/2~4I13/2能级跃迁分别获得了2.9 W的π偏振激光输出和1.6 W的σ偏振激光输出, 但波长均为1341.8 nm。实验结果表明：a轴切割Nd∶YVO4晶体的π偏振激光输出有更高的转换效率, 而σ偏振激光输出则有更长的激光谱线。

报道了LD侧面抽运Nd∶YVO4 532 nm准连续绿光激光器。为了获得高功率的532 nm绿光输出，通过采用声光调Q技术和LD侧面抽运Nd∶YVO4技术来获得高功率线偏振的1064 nm激光输出。采用Ⅰ类相位匹配三硼酸锂(LBO)晶体腔内倍频，实现高功率532 nm激光输出。在电源输出电流为30 A、声光调Q的调制频率为20 kHz的工作条件下，获得平均输出功率为33 W的线偏振1064 nm基频光，通过LBO晶体倍频获得平均输出功率为23.5 W的532 nm绿光。1064 nm基频光到532 nm绿光的光-光转换效率达71.2%，脉冲宽度为44.3 ns，偏振比为254∶1。

根据Nd∶YVO4晶体对808 nm和888 nm波长抽运光吸收特性的差异，模拟了两种波长抽运下晶体的温度分布、应力分布以及当抽运光在a轴和c轴上的偏振分量变化时，晶体在两种波长抽运下温度分布以及热焦距的变化。模拟结果表明，888 nm抽运下，Nd∶YVO4晶体在径向温度梯度大幅度减小，晶体温度应力值远小于808 nm抽运；并且Nd∶YVO4的a轴与c轴对888 nm光吸收系数相同，使得晶体的吸收不受抽运光偏振变化的影响，从而使得谐振腔和输出的激光功率更加稳定。采用888 nm抽运，是降低Nd∶YVO4晶体热效应和提高Nd∶YVO4激光器输出功率的有效途径之一。

报道了一种激光二极管(LD)抽运高偏振比腔内倍频全固态微片激光器，采用两光轴正交的Nd∶YVO4激光晶体作为增益介质，消除单块Nd∶YVO4晶体对输出绿光的退偏作用，获得高偏振度的绿光输出，同时各晶体之间采用光学胶合的方法，实现了微片绿光激光器。在1.8 W抽运功率下，获得了偏振比为110∶1，功率为336 mW的绿光输出，光光转换效率为18.7%。该激光器结构简单、体积小、成本低，适合于大批量生产。

The asymmetry of a-cut Nd∶YVO4 leads to asymmetrical laser output from laser diode (LD) end-pumped Nd∶YVO4 solid state laser, which differs from Nd∶YAG laser. The finite element was applied to analyze the thermal effect of LD end-pumped a-cut Nd∶YVO4 crystal, including temperature distribution, internal stress and its deformation. The results indicate that the thermal lens of end-pumped a-cut Nd∶YVO4 crystal takes the ellipsoidal distribution. The method of balancing the asymmetry of thermal lens was put forward by the way of structure and pumping, and experimentally proved feasible.

从速率方程出发,把激光介质的增益带宽以环程频移量为单位划分为若干频带并进行移频处理,仿真分析了基于Nd∶YVO4介质的频移反馈(FSF)激光器在连续输出情况下的特性,给出了在改变抽运功率水平、声光调制器(AOM)衍射效率、环程频移量、介质增益带宽等条件下频移反馈激光器的输出谱宽、频谱位移等的仿真计算结果。实验中,采用端面抽运驻波腔结构并以声光调制器作为腔内移频器,构建了基于Nd∶YVO4介质的全固态频移反馈激光器,实验研究验证了理论计算的结果,并得到了1 W以上的连续激光输出。研究结果表明频移反馈激光器的输出频谱在不同抽运水平下具有谱宽基本稳定的特点。

由于a轴切割Nd∶YVO4晶体的非对称性,使得激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YVO4固体激光器不同于Nd∶YAG激光器,输出的激光经常产生非对称结果。用有限元法分析激光二极管端面抽运a轴切割Nd∶YVO4固体激光器的晶体热效应,包括温度分布、内部应力和产生的形变。分析结果表明端面抽运a轴切割Nd∶YVO4晶体产生了椭球热透镜效应。从结构方面和抽运方面提出了热透镜非对称性的平衡方法,实验验证了方法的可行性。

为了实现固体激光器高功率、高光束质量的输出,设计了一种激光二极管(LD)阵列抽运的主振荡级与功率放大器(MOPA)结构的Nd∶YVO4激光器。该激光器的振荡级采用平-平谐振腔结构,并使用棱镜组对激光二极管阵列的抽运光整形,消除了激光二极管阵列抽运光不对称对振荡器输出光束质量的影响,在连续工作条件下获得了6.1 W的激光输出,其光束质量M2因子为M2x=1.14,M2y=1.13,光-光转换效率为25.6%。放大级采用具有近共焦、非稳腔特点的折叠光路结构,使振荡级激光光束10次通过放大级晶体,并且有效地抑制了放大自发辐射(ASE)和寄生振荡。在振荡级以6.1 W注入放大器时,得到最大输出功率26.8 W,此时放大器提取效率为29.1%,输出光束质量M2因子为M2x=2.08,M2y=1.92。