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激光二极管泵浦的被动调Q激光器是一种可产生高光束质量、高峰值功率脉冲激光的固体激光器。激光二极管泵浦的被动调Q激光器在激光加工、激光测距、激光点火、远程遥感及环境污染监测等领域有极其广泛的应用,因此,一直以来关于该类激光器的研究都是固体激光器研究领域的一大热点。复合晶体由于具有缓解热效应及缩短腔长等优势,被广泛的应用于高转换效率、高峰值功率的小型化被动调Q激光器的研制中。然而,通过热键合技术制成的复合晶体其键合面存在一层双掺中间层,而这层双掺中间层对复合晶体激光性能的影响仍未被系统地研究清楚。本文通过采用“三明治”结构将Cr,Yb:YAG双掺晶体放置在Yb3+:YAG晶体和Cr4+:YAG晶体中间模拟Yb3+:YAG/Cr4+:YAG复合晶体的构造,利用微片激光器的方式进行了 Cr,Yb:YAG双掺中间层对复合晶体激光性能影响的实验和理论研究。研究结果表明,Yb3+:YAG/Cr4+:YAG复合晶体中存在的Cr,Yb:YAG双掺中间层对输出激光的平均输出功率、转换效率以及单个脉冲的能量和峰值功率有负面影响。而且Yb3+:YAG/Cr4+:YAG复合晶体中存在的Cr,Yb:YAG双掺中间层会加剧纵模间的模式竞争,导致纵模个数减少、纵模间隔增大,进而导致输出激光脉冲序列稳定性变差。除实验研究之外,本文在被动调Q激光器速率方程基础上修订获得了可用于计算含双掺中间层在内的复合晶体被动调Q激光器输出激光性能的被动调Q速率方程,建立了复合晶体被动调Q激光器的速率方程模型。通过理论计算获得了包括双掺中间层在内的Yb3+:YAG/Cr4+:YAG复合晶体被动调Q微片激光器的激光性能,对比分析了模拟结果和实验结果,发现模拟结果能与实验结果很好地吻合。在此基础上,本文通过改变双掺中间层的厚度从理论上研究了 Cr,Yb:YAG双掺中间层厚度对Yb3+:YAG/Cr4+:YAG复合晶体被动调Q微片激光器的输出脉冲宽度、脉冲能量、峰值功率、重复频率以及平均输出功率的影响。理论研究结果表明Cr,Yb:YAG双掺中间层厚度变化对Yb3+:YAG/Cr4+:YAG复合晶体被动调Q微片激光器的输出脉冲宽度、脉冲能量、峰值功率、重复频率以及平均输出功率的影响极其微弱,但有可能对输出激光的纵模模式造成影响。通过合理的热键合工艺形成的双掺中间层有助于复合晶体被动调Q激光器工作在单纵模激光模式,从而实现输出激光脉冲序列的稳定化。本论文的研究成果对于研制新型Yb3+:YAG/Cr4+:YAG复合晶体实现高峰值功率、高光学转换效率激光输出具有重要的理论和实践指导意义。