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激光二极管泵浦的高重复频率、高平均功率、绿光固体激光器,由于具有效率高、光束质量好、体积小、寿命长、运转成本低等特点,在工业加工、海底探测、分离同位素以及科研等领域有着重要的应用价值。最近,新型的激光工作物质-激光陶瓷在各个领域获得了长足的发展,同时显示了强劲的发展潜力。与单晶材料相比,陶瓷多晶具有制备时间短、装置相对廉价、制备成本低、容易制备成多种形状及大尺寸材料、容易获得高掺杂浓度、烧结温度低等优点,而且可以发展多功能陶瓷。本论文的主要内容和创新点归纳如下:1.对全固态激光器的工作物质进行了详细的分析,特别对激光陶瓷和单晶材料的优缺点做了比较。详细论述了近年陶瓷激光材料、陶瓷激光器的发展,对高功率Nd:YAG陶瓷激光器的发展进行了回顾和展望。2.在实验上对Nd:YAG复合陶瓷材料的热透镜效应进行研究,并与Nd:YAG单晶复合材料做了有益的比较。在此基础上对高功率Nd:YAG陶瓷激光器进行了谐振腔优化设计。在综合考虑谐振腔稳区以及腔内光斑半径的基础上,采用平-平直腔结构,当泵浦功率为1600W时,获得了511W连续1064nm基频光输出,光-光转化效率为31.9%,这是国内利用Nd:YAG复合陶瓷棒获得的最高输出水平。3.对高功率Nd:YAG陶瓷激光器的最佳输出透过率进行了实验研究,在实验中分别利用耦合输出透过率T=10%, 30%, 35%, 40%的输出镜,在温度为21.5oC,22.5oC以及24oC下获得了不同功率的激光输出。最终确定当温度为22.5oC,输出透过率T=30%时,可以得到最大的基频光输出。新型陶瓷激光材料的优良光学特性也得到了验证。4.基于透明陶瓷晶体,进行了倍频和调Q方面的理论分析以及全固态高功率内腔倍频方面的实验研究。当泵浦电流为16.5A,Q开关调制频率为27.6KHz,KTP晶体温度为4oC时,获得了最高105.2W的准连续绿光输出,光-光转化效率达10.9%。据我们所知,目前在国内外尚无高功率陶瓷绿光的报道,这是利用新型的复合Nd:YAG陶瓷晶体获得的最高准连续绿光输出。