激光是一种独特的光源,在现代社会发挥着不可或缺的作用。尤其是红外激光,在光谱学,遥感,光通信,生物医学和军事等领域都有广泛的应用前景。最新研究表明,1.73μm波段的激光可以应用于光声成像技术。光学参量振荡器(OPO),通过光与物质之间的非线性相互作用,可以将一束单一波长的泵浦激光转换为两束新的波长可调谐相干光,这两束光分别称为信号光和闲频光。OPO不仅拓宽了激光器输出波长范围,并且其输出波长还可以覆盖普通激光器无法达到的光谱区域。本文在理论分析的基础上,首先根据光学参量振荡器阈值分析,设计了一套泵浦源系统,包括一个激光振荡级和一个激光放大级:采用两个输出波长为808 nm、总输出功率达47 W的激光二极管(LD)作为泵浦源,并使用两套焦距比为2:5的透镜组将泵浦光以端面泵浦的方式耦合进入振荡级和放大级Nd:YAG和Nd:YVO4晶体,在振荡级中加入了电光调Q模块,最终获得了重频为2 KHz,脉宽达10 ns量级,光束质量高,输出功率稳定的1064 nm脉冲激光,能够满足光学参量振荡器对泵浦光的要求。对于光学参量振荡器系统,本文根据泵浦源系统选择了光学、机械性能好、有效非线性系数大、阈值损伤系数较高的KTP作为产生1.73μm激光的非线性光学晶体。再根据Ⅱ类临界相位匹配(CPM)方式确定了KTP晶体的切割角,计算得到了此角度下的有效非线性系数、允许角度。为了补偿光波在传播过程中产生的走离效应,本文中的两块KTP晶体以特定的方式摆放。通过优化OPO谐振腔参数,最终获得了重复频率2 KHz、输出功率2.2 W的1.73μm全固态脉冲激光输出,其光光转换效率达22.8%,斜率效率为61.1%,脉冲宽度为9.5 ns,单脉冲能量超过1.1 mJ,光束质量M2小于1.5。本文的研究工作有望为生物医学领域光声成像技术提供良好的光源,同时也为新波段全固态激光产业化提供可靠的理论及实验依据。