重复频率激光放大器是实现重复频率激光器的关键器件,其重复频率取决于对抽运及放大过程中产生热量的有效控制。针对千焦耳量级输出重复频率激光器的需求,通过合理的结构设计、冷却液选型及测试等,研制出一台基于氙灯抽运、钕玻璃增益介质、液体冷却、通光直径为Φ130 mm的激光放大器样机。测试结果表明,该放大器样机可实现每分钟一次的重复频率运行,同时具备双程1.3189倍净增益,双程动态波前PV(peak to valley)平均值为0.2718波长(λ)(20 ℃,λ=1053 nm,10发次计)和0.3223λ(30 ℃,λ=1053 nm,10发次计)。

采用氙灯抽运研究了原子数分数为10%的Er ³⁺掺杂的YAP晶体在2.7~3 μm波段的激光性能,使用3种不同透射率的输出镜,实现了最大输出能量为1173 mJ@1 Hz、1284 mJ@5 Hz、495 mJ@10 Hz、104 mJ@20 Hz的激光输出,对应的斜率效率分别为0.80%、0.99%、0.84%和0.44%。当重复频率为5 Hz,透射率为15%时,该晶体具有最大的输出能量和激光效率,相应的平均输出功率达到了6.42 W,约是目前已报道最好结果的4倍。测量了不同输入功率下Er∶YAP激光的光束质量,随着输入功率的增加,其光束质量逐渐下降。在输出激光中观察到了波长分别为2710,2728,2795,2918 nm的4条激光谱线。因此,Er∶YAP晶体可以实现优良的多波长中红外激光输出。

为了提高Cr,Tm,Ho∶YAG激光器的输出功率对CTH∶YAG准三能级能量转移特性进行了分析, 优化了谐振腔的腔长及腔镜的曲率半径,采用了高漫反射陶瓷聚光腔.结果表明,有效抽运光谱带的反射率高达95％,在冷却水温为19 ℃, 抽运能量为159 J时, 获得最大单脉冲输出能量5.11 J, 斜率效率5.6%.

报道了氙灯抽运的2.1 μm Cr∶Tm∶Ho∶YAG激光器。室温下Cr∶Tm∶Ho∶YAG为准三能级系统, 振荡阈值高, 掺杂离子间存在复杂的能量转移过程。采用优化掺杂浓度配比的激光晶体, 长脉冲抽运, 实现了室温下2.1 μm波长激光输出。采用了高漫反射陶瓷聚光腔, 对有效抽运光谱带的反射率高达95％。冷却水温15 ℃条件下,重复频率10 Hz,获得最大平均功率23.5 W; 重复频率5 Hz, 获得最大激光脉冲能量2.58 J, 最大斜率效率4.3％。

为了开展大能量脉冲碘原子激光技术研究，采用氙灯抽运方法研制了一台电光激励光解碘激光器系统，并进行了相关的实验研究，获得了近700mJ的单脉冲激光能量。介绍了该激光器的原理和技术路线，对实验结果进行了比较分析。实验结果表明，这类激光器具有结构简单、输出能量高等特点，适用于工业加工、诊断技术等领域的应用。

研究了用有机染料进行抽运光光谱转移提高抽运效率的可能性。氙灯脉冲宽度从181 μs降到118 μs，激光输出斜效率提高了17%。采用R-640染料光谱转移实现光谱匹配，斜效率提高了10%，采用120 μs的脉冲抽运光及用有机染料R-640对氙灯抽运光进行光谱转移，抽运Cr3+浓度为5(at-%),尺寸为φ6 mm×45 mm的Cr³⁺:LiSAF₆激光晶体，中心波长为830 nm，获得1 J的激光能量输出。