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伴随着爆炸式的信息增长,面对人类日益增长的信息交互需求,通信行业一直致力于寻找新的信息载体,以缓解现如今电磁频谱资源稀缺所带来的压力。向高频进军一直都是业界关注的重点方向。近年来涌现的4G无线通信系统以及其他无线产品大规模应用,使得吉赫兹分米波频段资源变得更为紧张。光载无线通信技术(ROF)以及光生毫米波技术的不断发展,使得对毫米波频段的资源利用成为了一项热门的课题。在光生毫米波技术的众多实验手段中,光外差拍频是一种简单易行的实现方法。双频微片激光器作为一种能够输出高相干度、大频差双频激光的优质激光源,是光外差拍频系统的一个重要组成部分。光外差拍频技术的特点,要求双频激光器能够输出功率均衡,高输出功率的双频激光,本文的内容便围绕这两个议题展开:(1)对毫米波波段以及相关技术背景与前景作了介绍;简要叙述了光生毫米波的几种实现方法,对双频激光光外差拍频法原理的优势进行了说明;之后对微片激光器及MOPA放大系统的近年来研究成果进行了概述。(2)围绕激光原理以及微片激光器的架构分析了4Nd:YVO四能级系统的速率方程、增益系数曲线、增益饱和及双频振荡等内容;基于4Nd:YVO材料的热力学特性,对微片激光器的输出纵模调谐性能做了理论研究。(3)对4Nd:YVO放大器的二级放大机制进行了研究。针对放大器的小信号增益特性、饱和增益特性、放大器结构选择、泵浦光与输入信号光的匹配进行了分析。理论分析结果说明,行波单通二级级联的放大器结构相比双通放大结构,在增益效率、热管理、输出光束质量上具备更大的优势。针对输入信号光和放大器泵浦光之间的光束匹配,以及输入信号光与放大器增益曲线的频谱匹配,进行了理论推导与阐述。(4)搭建MOPA实验装置,引入具备优良冷却性能的TEC温控系统以及透镜组,通过温度调谐与泵浦光束聚焦,获得了良好的频率匹配与光束匹配。当谐振腔温度Tc稳定在16℃时,实现了双频功率均衡的放大激光,总功率为16.1W,双纵模功率比为0.98,频差为53.2GHz,光束质量因数2M=1.20。