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大脉冲能量、窄脉宽的键合晶体被动调Q激光器具有构造简单、可靠性高、效率高、体积紧凑等优点，广泛应用于医疗、军事、科研以及工业等领域。本文通过对键合晶体被动调Q激光器的理论以及实验研究，获得单脉冲能量百毫焦量级、脉宽纳秒量级的输出激光脉冲，本论文主要的研究内容概括如下：
被动调Q激光器以Nd:YAG晶体为工作介质，可饱和吸收体Cr4+:YAG为调Q晶体，详细探讨了激光工作介质和可饱和吸收体的基本特性。根据闪光灯泵浦的特点，建立了非均匀泵浦速率方程组，可以分析输出脉冲串的脉冲能量、脉冲宽度等特性。仿真分析发现，非均匀泵浦会引起输出各个脉冲的脉冲能量、脉冲宽度的相对变化；减小腔长，可以减小脉冲宽度，而基本不影响单脉冲能量；降低调Q晶体初始透过率，可以增加输出单脉冲能量，减小脉冲宽度，而且初始透过率越低，输出单脉冲能量变化越明显。根据理论分析，本文采用键合晶体Nd:YAG/Cr4+:YAG来缩短腔长，并采用较低的调Q晶体初始透过率来得到大脉冲能量、窄脉宽的激光输出。
通过数值模拟优化了实验参数，采用的输出镜反射率为30%，首先实验研究Nd:YAG/Cr4+:YAG(不键合)被动调Q激光器，随泵浦控制电压、可饱和吸收体初始透过率和腔长变化输出参数的变化规律。在此基础上进一步实验研究Nd:YAG/Cr4+:YAG键合晶体被动调Q激光器，Q开关Cr4+:YAG的初始透过率为14%，腔长为9.7cm。在最大泵浦控制电压下即泵浦控制电压为6V时，得到具有四个脉冲的输出脉冲串，并详细分析灯泵泵浦的非均匀对输出脉冲串各个脉冲的影响，四个脉冲能量依次为156.5mJ、151mJ、149.7mJ和145.8mJ，相应脉冲间隔为20.8us、24.2us和46us。四个脉冲的脉冲能量依次下降，脉冲间隔依次增大，脉冲宽度基本不变。平均单脉冲能量为150.8mJ，平均脉冲宽度为5.72ns，Q开关效率为63.2％。
被动调Q激光器以Nd:YAG晶体为工作介质，可饱和吸收体Cr4+:YAG为调Q晶体，详细探讨了激光工作介质和可饱和吸收体的基本特性。根据闪光灯泵浦的特点，建立了非均匀泵浦速率方程组，可以分析输出脉冲串的脉冲能量、脉冲宽度等特性。仿真分析发现，非均匀泵浦会引起输出各个脉冲的脉冲能量、脉冲宽度的相对变化；减小腔长，可以减小脉冲宽度，而基本不影响单脉冲能量；降低调Q晶体初始透过率，可以增加输出单脉冲能量，减小脉冲宽度，而且初始透过率越低，输出单脉冲能量变化越明显。根据理论分析，本文采用键合晶体Nd:YAG/Cr4+:YAG来缩短腔长，并采用较低的调Q晶体初始透过率来得到大脉冲能量、窄脉宽的激光输出。
通过数值模拟优化了实验参数，采用的输出镜反射率为30%，首先实验研究Nd:YAG/Cr4+:YAG(不键合)被动调Q激光器，随泵浦控制电压、可饱和吸收体初始透过率和腔长变化输出参数的变化规律。在此基础上进一步实验研究Nd:YAG/Cr4+:YAG键合晶体被动调Q激光器，Q开关Cr4+:YAG的初始透过率为14%，腔长为9.7cm。在最大泵浦控制电压下即泵浦控制电压为6V时，得到具有四个脉冲的输出脉冲串，并详细分析灯泵泵浦的非均匀对输出脉冲串各个脉冲的影响，四个脉冲能量依次为156.5mJ、151mJ、149.7mJ和145.8mJ，相应脉冲间隔为20.8us、24.2us和46us。四个脉冲的脉冲能量依次下降，脉冲间隔依次增大，脉冲宽度基本不变。平均单脉冲能量为150.8mJ，平均脉冲宽度为5.72ns，Q开关效率为63.2％。