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再生放大器是一种多程放大器，它能够实现小信号激光脉冲的若干数量级的高增益放大。再生放大器单程增益小，对泵浦功率的要求低，能量提取效率高：特别是对于小发射截面增益介质，例如钕玻璃介质，再生放大器可以高效的实现其对小信号激光脉冲的高增益放大。本论文的主要工作围绕应用于高功率激光装置的激光二极管泵浦钕玻璃再生放大器的设计和实验研究展开，论文的主要内容归纳如下：
1、介绍了再生放大器的基本结构和性能、发展和应用以及在ICF装置中的应用；
2、介绍了脉冲放大的理论和数值计算方法；并依此为基础，研究了再生放大器的放大过程，分析了再生放大器的放大特性、稳定性和输出激光脉冲的时域波形畸变；提出了一种降低时域波形畸变的方法：附加后缀脉冲方法，并在理论上证明了该方法的可行性；
3、以谐振腔设计理论为基础，分析了腔镜失调对线性腔和环形腔的影响，并简要介绍了线性腔和环形腔的优缺点；
4、利用现有的二极管泵浦Nd:YLF激光放大模块完成了一台Nd:YLF再生放大器样机，对再生放大器的设计和放大特性等进行了初步的实验研究：Nd:YLF再生放大器输出激光脉冲能量4.2mJ，总增益大于107，稳定度小于1％(rms)，方波扭曲1.33；
5、利用Nd:YLF再生放大器在实验上验证了附加后缀脉冲方法在降低时域波形畸变方面的有效性；使用附加后缀脉冲方法，Nd:YLF再生放大器的方波扭曲由1.33降至1.17；
6、在Nd:YLF再生放大器基础上，设计并实现了钕玻璃再生放大器样机。从避免电光开关KD*P晶体光学破坏的角度出发，重新设计了再生放大器谐振腔结构，并对钕玻璃介质的热透镜效应进行了分析。钕玻璃再生放大器输出激光脉冲能量13 mJ，总增益大于107，稳定度小于1％(rms)，方波扭曲1.47；
7、从理论上研究了腔镜失调对再生放大器输出特性的影响，并根据再生放大器稳定性要求，计算出了钕玻璃再生放大器腔镜角度失调的容限；
8、研究了宽谱光的传输特性，分析了宽谱光放大过程中由于增益窄化引起的幅度调制。理论分析和实验结果表明，位相调制带宽为30G时，钕玻璃再生放大器在放大宽谱光的过程中引入的幅度调制可以忽略；
9、研究了谐振腔内选模光阑的衍射对钕玻璃再生放大器的输出光束质量的影响。