报道了一台大能量高光束质量激光二极管侧面泵浦的短纳秒脉冲Nd∶YAG激光器。激光器包括纳秒电光调Q振荡器和两级侧面泵浦Nd∶YAG棒状放大器。振荡级采用Nd∶YVO₄晶体作为增益介质可减少热致双折射效应并降低腔内损耗。放大级采用两级串联放大的方式以提高放大倍数。最终，在脉冲重复频率为10 Hz时，获得了最大单脉冲能量为377 mJ、脉冲宽度为5.9 ns、平均光束质量因子为1.86的1064 nm激光输出。这种大能量、窄脉宽、高光束质量激光器有望用于远距离高精度的激光测距。

介绍了一种激光二极管 (LD) 阵列侧面泵浦电光调 Q 的高峰值功率、窄脉宽的 Tm:YAG 激光器。使用 LGS 晶体作为电光 Q 开关, 研究了白宝石堆片和格兰棱镜分别作为起偏器时激光输出的特性。研究表明: 使用白宝石堆片作为起偏器时, 随着泵浦能量的增加会有尾脉冲出现; 而使用格兰棱镜作为起偏器时, 则无尾脉冲。使用格兰棱镜作为起偏器时, 该激光器输出激光中心波长为 2.02 μm, 在重复频率为 10 Hz 时, 可获得最大单脉冲输出能量为 60 mJ、脉冲宽度为 65.6 ns、峰值功率为 0.91 MW、斜效率为 5.41% 的激光输出。

研制了一种TEC制冷LD侧泵高能量、高光束质量、电光调Q全固态Nd∶YAG激光器。 在主振荡器中晶体棒的尺寸为φ7 mm×100 mm, Nd原子数比例为1.1%, LD泵浦的最大峰值功率为15 kW, 在重复频率为10 Hz时, 获得了350 mJ输出能量, 脉冲宽度为9.7 ns, 光束质量因子M2在水平和垂直方向分别为3.3和3.8。使用主振荡功率放大结构, 提高了最终的输出功率。第一级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ7.5 mm×134 mm, 在输出重复频率10 Hz、泵浦电流80 A、泵浦脉冲宽度200 μs时, 得到最大单脉冲能量700 mJ, 脉冲宽度10 ns。第二级放大器Nd∶YAG晶体棒尺寸为φ8 mm×100 mm, 泵浦电流为80 A。最终我们获得了最大的单脉冲能量1 085 mJ, 脉冲宽度10 ns, 能量不稳定度小于3%, 测量的光束质量因子M2在水平和垂直方向分别为3.9和4.8, 实现了焦耳级高光束质量Nd∶YAG激光器的小型化、无水冷化。

为了满足军用远程激光测距机对小体积高峰值功率固体激光器的应用需求, 采用短腔长、正交偏振电光调Q技术, 设计了小型风冷LD抽运Nd∶YAG固体激光器, 并对样机进行了实验验证。结果表明,激光器重量630g、重频20Hz、输出能量85mJ、脉冲宽度3.9ns、激光峰值功率21.8MW、束散角1.9mrad, 满足了小型化和高峰值功率的要求。该激光器具备较强环境适应性, 目前已实现工程化应用。

为了研制光参量振荡器的单频制抽运源,采用偏压反馈的扫描-触发谐振探测技术,设计了种子注入的脉冲重复频率为500Hz的单端抽运键合Nd∶YAG的电光调Q单频脉冲激光器,建立了单纵模振荡并进行了理论分析。结果表明,在抽运能量为36.8mJ时,输出单脉冲能量为8.4mJ,光光建模效率为23%,脉冲宽度为6.8ns,光束质量因子M2≈1.3,脉冲峰值功率为1.2MW;利用F-P标准具获得输出激光的干涉图样,经过1h观察,该激光器输出单纵模概率为100%。这一结果对于抽运光参量振荡器的研制是有帮助的。

设计了一种结构紧凑、宽温度范围可靠工作的半导体激光侧面泵浦电光调Q激光器, 并对其进行了实验研究。实验结果表明, 该激光器能在-40～65 ℃环境温度下, 在25 Hz工作频率时输出激光能量108～120 mJ, 激光脉宽9～10 ns, 激光发散角约2.2 mrad, 配备不同倍率的扩束望远镜获得较小的发散角, 可满足多种平台激光照射器、激光测距仪等激光传感器的需要。

为了解决激光二极管抽运波长随温度漂移导致激光器输出能量下降的问题, 采用激光二极管抽运源波长匹配及凹凸稳定谐振腔技术实现免温控, 并进行了理论分析和实验验证。该激光器腔长210mm, 电光转换效率5.7%; 输出单脉冲能量大于60mJ, 在10℃～30℃范围内, 能量稳定度优于5%; 激光器输出光斑直径4mm、脉冲宽度8ns、激光器10Hz工作时, 激光远场束散角为1.1mrad。结果表明, 实验与理论分析计算结果符合, 该激光二极管侧面抽运免温控激光器可在一定温度范围内保持稳定的能量输出。该理论分析与方案对研究免温控激光器具有重要意义。

为了提高结石碎石率和粉碎程度、减小碎石过程中副作用, 采用电光调Q技术, 设计了高峰值功率输出的纳秒钬激光碎石系统。从冷却温度、透过率、腔长等方面进行了理论分析, 在冷却温度22℃、重复频率3Hz、抽运能量200J的条件下进行了实验验证, 获得了腔内最大单脉冲能量443mJ、脉宽90ns激光输出的数据。结果表明, 该系统可输出高峰值功率的纳秒钬激光, 碎石时间短, 可粉碎任何成分的结石,一次碎石率高,粉碎程度高。这为下一步产业化打下了基础。

报道了一台激光二极管侧面泵浦Nd∶YAG双向加压式电光调Q全固态纳秒激光器。采用结构简单的平-平腔设计, 当重复频率为500 Hz时, 得到了脉宽为5~20ns的可调输出, 当脉冲宽度为6ns时, 获得了平均输出功率为2.31W、中心波长为1064 nm的基模光, 光束发散角为2.1 mrad, M2≤1.2, 单脉冲能量稳定性高于1.16%(均方根)。采用两种不同的双通放大方式对调Q光进行放大, 分别获得了功率为18.7 W和24.4 W的脉冲输出, 单脉冲能量抖动低于2.16%和1.87%。

为了研究脉冲输出波长为1319nm的 Nd∶YAG激光器，通过分析Nd∶YAG激光介质的辐射跃迁能级, 采用镀制高选择性介质膜的方法抑制1064nm等其它波长的起振，最终实现1319nm激光单脉冲输出。实验中采用闪光灯抽运、水冷Nd∶YAG激光器，KD*P调Q，平平腔结构，获得1319nm激光静态输出能量340.9mJ，动态输出76.8mJ，重频1Hz，脉宽17ns，束散角2.7mrad。结果表明，通过镀制高选择性介质膜的方法可以实现1319nm激光调Q脉冲输出。