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用于大气环境监测的相干探测CO2激光差分吸收雷达，具有报警速度快、探测灵敏度高、作用距离远、探测范围广等优点，已被广泛地研究和应用。TEA(TransverselyExcitedAtmospheric)CO2激光器工作在9～11μm的红外波段，是运行在大气窗口并且对人眼安全的激光器。因此，单纵模TEACO2激光器是相干探测CO2激光差分吸收雷达的理想光源和核心器件。 本文概括论述了TEACO2激光器的工作特性，分析了TEACO2激光器选横模和选纵模的方法，确定了应用谐振腔中插入小孔光阑的方案选择基横模，应用三镜腔中插入标准具的方案选择单纵模。根据选择单纵模的原理，完成了三镜腔TEACO2激光器子腔参数的设计与标准具参数的设计。 在实验方面，首先对本论文中应用的三镜腔单纵模TEACO2激光器的主腔进行了放电实验研究。激光器采取了新型的电极结构和预电离方式，增加了激活体积，使放电更稳定。这样有利于提高基横模的输出能量，更有利于实现激光器单纵模输出。对影响气体快放电的因素，如工作气压、充放电电感及输入电压等进行了实验研究，确定了充放电谐振回路的最佳参数，最终实现了三镜腔单纵模TEACO2激光器的稳定放电。放电实验完成后，进行了三镜腔的组建与调整。而后首先进行了基横模输出实验研究，束散角的测量以及子腔长度对基横模输出能量影响的研究；接着完成了三镜腔内插入标准具的安装与调整；最后调整三镜腔TEACO2激光器实现单纵模输出，并对单纵模激光能量和波长进行了测量。最终得到单纵模能量为20mJ，波长为10.594μm，脉冲宽度为100ns。