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调Q脉冲单频稳频激光器,与其它类型的激光器相比,有十分突出的优点:相干长度长、谱线宽度窄、频率稳定、脉冲峰值功率高。这些突出的特性使调Q脉冲单频稳频激光器在遥感遥测、激光雷达、科学研究及军事应用等领域有非常重要的应用前景,是国际上激光技术重要的研究和发展方向。在常规激光器中要实现单频稳频的调Q输出,腔内就要加入调Q,选模和稳频元件,这就增加了系统的复杂性和不稳定性。近年来在介质内,相干光束干涉形成增益光栅,并产生相位共轭输出,能够在无调Q,选模器件的条件下得到单频的脉冲输出。由于增益光栅具有自适应的特性,通过外部单频种子光的注入引导增益光栅的形成,能够得到注入种子光的共轭输出,实现稳频是本文的研究的重点。本文分析了目前实现单频稳频输出的激光器的主要方法,提出采用增益光栅实现单频稳频脉冲输出的构想。讨论了互易式和非互易式增益光栅激光器的现状,经比较后认为,脉冲泵浦非互易式结构是实现单频稳频脉冲输出的途径。从光学共轭和简并的四波混频物理机制出发,分析了介质中主要存在的透射光栅和反射光栅,对饱和增益介质中的简并四波混频横向二维特性进行分析;分别分析了稳态,瞬态和一般时间状态下四波混频的相互作用表达;对增益光栅的空间滤波作用和稳频原理进行了分析。针对非互易式单频脉冲激光器进行了设计,讨论了激光器结构,增益介质,泵浦源的选择,分析了输出、泵浦、介质增益三者之间的关系。选取Nd:YVO4作为增益介质,保证环路的增益。采用掠入射式结构,提高系统的紧凑性同时保证自交叉光夹角足够小,提高光栅的衍射效率和输出效率。搭建了自启动非互易式增益光栅激光器,实现了自启动的调Q脉冲输出。通过优化输出镜透过率,非互易式元件的消光比,自交叉光的交叉角以及增益光栅区域与泵浦区域的匹配等参数。提高了整个系统的匹配程度,提高了单频输出的能量,得到单脉冲能量0.9mJ,线宽约0.98pm的单频输出。在自启动单频脉冲输出的基础上,采用外部种子沿着信号光方向注入环路,引导增益光栅形成,使增益光栅记录种子光的全部信息。得到了中心波长在种子光的谱线范围内的共轭输出,证明了通过增益光栅实现稳频输出的构想。