激光技术是本世纪最具发展前途的前沿技术之一,在工业制造、精密测量、科学研究、军事国防等领域有着广泛的应用,受到各个国家的高度重视。在激光加工过程中,大多数材料对紫外激光有很好的吸收,而且紫外激光的波长比可见光波长更短,利用紫外激光进行加工产生的热影响较少,减少了对加工对象的材料损伤,实现了材料的“冷加工”。同时短波长可以实现较小的光斑和线宽,从而能更精确地聚焦,在激光材料加工方面有独特的优势,因此紫外激光在打标、复合材料切割、钻孔、精细加工等领域有广泛应用。而全固态紫外激光器因为具有体积小、结构紧凑、效率高、寿命长、光束质量好以及成本低等优点已经成为紫外激光材料加工领域的首选光源。本文以研制可用于激光加工领域的全固态高稳定355nm紫外脉冲激光器为目的,通过对激光谐振腔光传输特性分析,设计了紧凑稳定的V型折叠腔结构;通过分析Q开关引入的静态插入损耗,优化了谐振腔内的Q开关参数;通过详细分析倍频及和频原理,分别利用腔外倍频腔外和频技术以及腔内倍频腔内和频技术,设计了两种不同的三倍频结构的全固态355nm紫外脉冲激光器。具体内容为:1.由于采用腔外倍频腔外和频技术可在不影响谐振腔正常工作的同时方便地调整聚焦透镜的参数以及灵活地调节倍频、和频晶体位置,因此我们首先设计并实现了腔外倍频腔外和频355nm紫外脉冲激光输出。我们首先在泵浦功率为26W、Q开关重复频率为49kHz的条件下,得到了12.5W的红外激光。经Ⅰ类非临界相位匹配LBO晶体倍频后得到了4.6W的绿光(晶体温度为148.10℃)。未被转化的红外激光与绿光再共同经过Ⅱ类临界相位匹配LBO晶体和频后得到了3.8W的355nm紫外脉冲激光输出。从泵浦光到紫外光的光-光转化效率为14.6%,光束质量为M_x~2=1.44,M_y~2=1.13。紫外脉冲激光连续不间断运转137小时后开始出现平均功率下降的趋势。2.采用腔内倍频腔内和频技术,可以有效利用腔内基频光的高功率密度实现高效率的非线性频率转换,并且系统的光学元件相对较少,有利于激光器功率的长期稳定输出,因此我们设计并实现了腔内倍频腔内和频355nm紫外脉冲激光输出。我们在泵浦功率为20.9W、Q开关重复频率为42kHz的条件下,经Ⅰ类临界相位匹配LBO晶体腔内倍频及Ⅱ类临界相位匹配LBO晶体腔内和频,最终得到了3.2W的355nm紫外脉冲激光输出,光-光转化效率为15.3%,光束质量为M_x~2=1.10,M_y~2=1.13。经过1500小时的连续不间断寿命测试,紫外激光的平均输出功率没有出现下降的趋势,激光器仍稳定运转。