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本论文对全固态266nm和355nm波段紫外激光输出进行了详细的研究。针对目前紫外激光器设计中存在的问题,从晶体选择、热效应改善和腔设计等方面优化实验,设计了一种非谐振增强四倍频腔体,该腔体能够抑制绿光的扩散效应以实现高效紫外激光输出,使用方便简单。本论文主要包括以下方面: 1.采用LD端面泵浦Nd∶YVO4晶体LBO二倍频和BBO四倍频实现高效266nm紫外激光输出。在分析诸多四倍频腔型后,综合考虑了绿光的扩散效应及其在BBO晶体中的变频过程,设计了一种非谐振增强四倍频腔体,该腔体能够抑制绿光的扩散效应以提高四倍频转换效率,实现高效深紫外激光输出。在调Q重复频率为30kHz时,紫外输出功率最大为1.82W,脉宽约为16 ns,对应的泵浦光到紫外激光的光光转换效率高达10.7%,为目前已公开报道LD单端泵激光系统实现266nm紫外激光的最高结果。 2.基于侧泵Nd∶YAG晶体实现了腔内单程和多程355nm紫外激光的研究。多程腔型中首次三倍频过程可近似等效为单程腔型中的三倍频过程。实验结果表明在多程腔型中首次发生的三倍频所获得紫外激光在总的输出功率中占非常大的比例,本实验中最高为76%,故在多程腔型内首次发生的三倍频过程直接决定了整体变频效率。在远场情况下,单程腔型的紫外光束光斑优于多程腔型。另外,采用多程腔型时输出的紫外远场(距输出镜约2m)光斑不止一个,而在近场(距输出镜几十cm)时未观察到这种现象。这种现象主要是由于在多程腔型中会产生许多束单程的紫外光,这些紫外光束无法完全重叠即输出。因此若单程腔型设计合理,亦可实现光束质量良好的高效355nm紫外激光输出。 3.基于对脉冲放大器理论的验证性研究。测量了一台灯泵Nd∶YAG脉冲放大器的能量输出特性,并结合脉冲激光放大器的理论分析了该台激光放大器的特性参数,如小信号单程放大增益Go、放大器的提取效率和放大器激光晶体棒的储存能量等参数。