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经过半个世纪的发展，激光器已经广泛的应用在军事、科学、工业甚至是日常生活等领域。同时，随着科技的进步，现有的激光器已经越来越难以满足各个领域对于功率、效率及稳定性方面的需求。这就要求我们对于激光器理论及实验方面的进行研究及改进。 激光工作物质的制备一直是激光领域的研究重点，素有“一代材料，一代器件”的说法。自1995年A.Ikesue等制备出高透明的Nd3+∶YAG激光陶瓷以来，国内外对陶瓷激光器的研究表现出了空前的热情，但大多集中在晶体的制备方面，而对于理论研究特别是掺杂方面的研究则报道较少。本文主要从以下三方面对激光陶瓷进行了理论研究: (1)由于微观结构的差异，使激光单晶的最佳掺杂浓度理论计算方法并不适用于激光陶瓷晶体。本文通过分析激光陶瓷晶体的荧光衰减曲线和晶界特性，获得了连续泵浦和脉冲泵浦条件下激光陶瓷激发态布居数与掺杂浓度的关系表达式.并以Nd3+∶YAG激光陶瓷为例，研究其最佳掺杂浓度，就其激光性能与Nd3+∶YAG激光单晶进行了比较研究。 (2)粒径大小及晶界厚度是表征激光陶瓷微观结构的两个主要参量。本文通过分析其荧光衰减曲线和晶界特性，获得了激光激发态布居数与粒径大小及晶界厚度的关系表达式，研究其微观结构对激光性能方面的影响。 (3)一些实验性文章提出在掺杂量过高时陶瓷激光器斜率效率会出现小幅下降现象，本文从激发态布居数方面对其进行了解释。 通过以上三方面的研究表明:粒径m=10μm，晶界厚度n=1nm时，Nd3+∶ YAG激光陶瓷晶体在连续泵浦条件下的Nd3+最佳掺杂浓度x约为2.1at％，与实验变化趋势相符;粒径m=100nm，晶界厚度n=10 nm时，Nd3+∶YAG激光陶瓷晶体在两种泵浦条件下具有较高的最佳掺杂浓度，且在相同掺杂浓度时泵浦效率都要高于单晶;激光陶瓷在很大掺杂浓度范围内激发态布居数都要多于单晶。从增加激发态布居数和透光率的角度讲，晶粒大小及晶界厚度都存在一个最佳值;当掺杂浓度很大时，晶界处的浓度可能超过最佳掺杂浓度从而造成效率的小幅下降。