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深紫外(DUV)激光由于其波长短、单光子能量高的特点，在诸多领域如物理、化学、材料、资环、信息和生命科学等发挥着重要的作用。基于KBe2BO3F2(KBBF)棱镜耦合器件二次谐波产生技术研制的深紫外全固态激光器(DUV-DPL)是新型DUV相干光源，具有系统简单、结构紧凑、稳定性好、寿命长等优点，是目前唯一能同时满足精密化和实用化的DUV激光器。目前，基于DUV-DPL研制的精密科研仪器，为高温超导体、阴极电子发射、表面化学等研究提供了先进的手段并取得了一系列创新的科研成果。特别是利用167.079nm特定波长的DUV激光，可望实现27Al+离子的直接多普勒冷却和27Al+离子量子态的直接探测。27Al+离子由于具有很窄的光钟跃迁线宽等诸多优点，是目前最佳的候选光频标。由于缺少27Al+离子的直接冷却激光源（167.079nm激光），目前，不得不采用协同冷却方法，然而，协同冷却方法结构复杂，引入的系统误差降低了光频标的精度，尽管如此，27Al+离子光频标还是达到了8.6×10-18的系统不确定度。而采用直接冷却方法可以消除系统误差，可望将27Al+离子光频标的精度提高一个数量级，进入10-19量级。正是基于铝离子光频标直接冷却对深紫外激光源的需求，开展了单频167.079nm深紫外全固态激光器的研究。根据27Al+离子直接冷却对167.079nm DUV激光源的指标要求，如高波长精度、波长可调谐、窄线宽、高输出功率/能量、长脉宽等，确定了通过对1336.630nm基频激光八倍频产生167.079nmDUV激光的技术方案。取得的创新性成果主要如下: 1.研制成功高能量、窄线宽、微秒(μs)1336.63nm Nd∶(LuxGd1-x)3Ga5O12(Nd∶LGGG)激光种子源。针对掺钕晶体在1.3μm附近低的受激发射截面，以及在1336nm附近有多个靠近的发射峰，难以实现1336.63nm波长对准和能量提取的难题，分析比较了几种掺钕的无序结构激光晶体，优选Nd∶LGGG晶体作为产生高能量1336.63nm激光输出的增益介质。采用驻波腔结构，以反射式布拉格光栅(RVBG)作为腔镜，同时作为选频元件使激光器处于单波长1336.63nm激光运转模式，腔内通过插入标准具来压窄激光线宽。最终获得了0.66J高能量1336.63nm激光输出，脉冲重复频率为5Hz，脉冲宽度约为770μs，平均光束质量因子M2=1.2。这是目前为止获得的最高能量1336.63nm激光振荡输出。在输出单脉冲能量0.59J时，线宽约为6.79pm。通过调节RVBG的温度，可以实现从1336.613-1336.645nm范围内波长调谐。同时，实验验证了Nd∶LGGG晶体在产生高能量、窄线宽、μs1336.63nm激光输出方面的优越性。 2.首次研制成功高能量、单频1336.630nm激光放大器。实验方案采用多级多程主振荡功率放大(MOPA)方案，放大增益介质选用Nd∶LGGG无序晶体。MOPA系统包括三个部分:单频可调谐连续1336.630nm半导体(LD)种子激光器，两级光纤拉曼前放大器，和四级Nd∶LGGG主放大器。为了探索可用于27Al+离子直接冷却的激光源的合适脉宽，分别研究了ms和μs两种脉宽的1336.630nm基频激光源。(1)高能量、单频、ms1336.630nm激光放大器的研制。四级主放大器包括3个双程放大器和1个单程放大器。两级光纤拉曼前放大器将30mW的连续LD种子激光放大为50mJ的脉冲激光输出。然后经过四级主放大器放大后获得单脉冲能量2.05J的1336.630nm单频激光输出，重复频率5Hz，脉冲宽度1ms，这是目前为止获得的最高能量1336.630nm激光输出。光束质量因子M2=1.46，线宽0.5pm，波长调谐范围为1336.600-1336.660nm，经标准具法布里-玻罗干涉图样测试证实输出激光工作在单频模式。(2)高能量、单频、μs1336.630nm激光放大器的研制。四级主放大器包括2个双程放大器和2个单程放大器。最终获得单脉冲能量1.35J的μs1336.630nm激光输出，重复频率5Hz，脉冲宽度240μs，光束质量因子M2x=2.17，M2y=1.75，线宽小于0.57pm，中心波长为1336.630nm，波长调谐范围为1336.600-1336.660nm，经标准具法布里-玻罗干涉图样测试证实输出激光工作在单频模式。这是目前获得的最高能量的单频微秒1336.630nm激光输出。 3.首次研制成功高能量、单频、μs167.079nm深紫外激光器。(1)668nm倍频光研制:以高能量、单频、微秒1336.630nm激光为基频光，采用LBO晶体倍频，实现0.344J高能量668nm二次谐波输出，倍频转换效率25％;(2)334nm四倍频激光研制:以二次谐波为泵浦光，利用LBO晶体实现四次谐波334nm紫外激光输出，输出能量20.2mJ，倍频转换效率为5.8％;(3)高能量、单频167nm深紫外激光器研制:通过优化设计KBBF棱镜耦合器件，获得了单脉冲能量1.5μJ的深紫外激光输出，重复频率5Hz，脉冲宽度200μs，倍频转换效率7.5×10-5，八次谐波总转换效率为1.1×10-6。DUV中心波长为167.079nm，可调谐范围为167.075-167.083nm，线宽小于0.025pm。这是首次实现的波长短于170nm的单频深紫外激光器。(4)高能量、单频167nm深紫外全固态激光样机研制:将上述1336.630nm基频源和八倍频光路整合，已完成一体化167nm深紫外全固态激光器工程化样机。