全球大气风场的测量具有重要的经济和社会意义,测风激光雷达得到广泛应用。测风激光雷达要求使用高功率全固化单纵模稳频激光器。针对多普勒测风激光雷达对激光光源的要求,采用预激光调Q和反射式体布拉格光栅技术设计了高功率单纵模DPSSL激光器。本文从理论分析和实验研究两个方面对反射式体布拉格光栅耦合输出的预激光调Q大功率单纵模激光器进行研究和探索。　　在激光谐振腔半经典理论基础上，考虑具有完全匹配初始激光场,以及反射式体布拉格光栅色散特性对模式竞争的影响,建立了基于反射式体布拉格光栅预激光调 Q高功率单纵模 DPSSL动力学理论模型。在此基础上，理论研究了有无反射式体布拉格光栅和有无预激光条件下,激光谐振腔内各纵模光强变化、相邻纵模光强随中心纵模光强变化;中心纵模光强在不同反转粒子数和不同预激光强度时的变化规律,结果表明了反射式体布拉格光栅和预激光技术能够实现有效的单纵模选择和获得高功率激光输出。理论研究了端面连续泵浦时,不同的泵浦功率与阈值泵浦功率比值和调Q重复频率对腔内反转粒子数和调Q输出光强的影响。理论模拟了不同光栅参数下的反射式体布拉格光栅对单色激光的波长选择灵敏度,建立了非单色激光与其相互作用模型,分析了激光谱线中心波长和光谱宽度对衍射效率的影响,为选择合适的反射式体布拉格光栅参数提供了理论依据。　　实验上研究了反射式体布拉格光栅色散特性在单纵模激光器中的应用。将反射式体布拉格光栅置于传统闪光灯泵浦Nd:YAG单纵模激光谐振腔中作为耦合输出镜,研究了不同初始透过率 Cr4+:YAG被动调 Q时,获得最大单纵模脉冲输出能量为27-39mJ,脉宽为13ns-58ns,最大脉冲峰值功率2.35MW,最大能量输出时频率变化小于330MHz,其值小于该激光器的纵模间隔(451MHz)。实验证明反射式体布拉格光栅容易获得更高的单纵模激光能量和限制模式跳变。在激光频率测量方面,采用了F-P标准具干涉面阵CCD成像的方法研究了激光频率抖动。比较分析了四种算子函数对边界过滤识别效果,针对非均匀强度干涉环,Canny算子函数具有识别率高边缘圆滑等优点,能够有效减少计算误差。选用20mm厚度的F-P和焦距为300mm聚焦透镜,其最高频率分辨率为5MHz。　　结合短腔和反射式体布拉格光栅选单纵模特点,考虑到 LD端面泵浦激光介质Nd:YAG温度分布,设计了微通道散热结构和激光谐振腔机械调节结构,保证了良好散热和机械稳定性。实验上研究了端面泵浦短腔DPSSL单纵模激光输出特性,获得最大单纵模输出功率为622.15mW,5s内频率抖动范围约为200MHz,小于该激光器纵模间隔(5.61GHz),M2值为1.3。研究了端面泵浦Nd:YAG单纵模激光的弛豫振荡特性。激光器工作在阈值附近时,弛豫振荡脉冲宽度为2μs,脉冲间隔为16μs。随着泵浦功率增加,弛豫振荡脉宽和间隔逐渐减小最后成稳态连续输出。　　为了获得更大的单纵模激光输出功率,采用了反射式体布拉格光栅耦合输出、端面泵浦和预激光调Q相结合的方式进行了预激光调Q单纵模DPSSL研究。通过可控电压对激光腔内损耗控制,使得端面泵浦DPSSL工作在正常调Q和预激光调Q状态,研究了预激光调 Q对激光脉冲建立时间、脉冲强度、脉冲宽度、峰值功率和频率稳定性的影响。获得预激光调Q工作时,实现整个泵浦功率范围内100％单纵模运转,预激光调Q重复频率为4kHz,最大单纵模平均输出功率3.4W,最大峰值功率为5.1kW,5s内频率抖动范围为300MHz,M2值为1.85。实验结果表明预激光调Q不仅提高了单纵模输出功率,同时单纵模脉冲能量和脉宽的稳定度也提高了约50%。