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高重复频率、窄脉冲宽度输出是下一代激光雷达发射光源的主要技术指标，本论文瞄准这一需求，开展高重复频率、窄脉冲宽度全固态激光器关键技术研究，讨论了不同技术路线的原理和实现方式，通过实验摸底，初步判断了不同技术路线的输出特性，得到了相关实验结果，总结了不同激光器的优缺点，指出了不同类型激光雷达发射光源的适用技术方案。论文第一章简要回顾了空间激光雷达的发展历史，重点讨论了空间激光雷达发射光源的应用需求。
第二章介绍了以Nd:YAG晶体为激光工作介质，Cr4+:YAG晶体为被动Q开关，采用“三明治”结构的被动调Q技术方案，实现了重复频率最高可达20kHz、脉冲宽度小于2ns、脉冲能量最高100μJ的激光输出。在输出激光重复频率约7kH，脉冲能量约70μJ时，测量了脉冲宽度值为1.12ns，光束质量因子为M2x=1.66，M2y=1.54。
第三章介绍了以Nd:YVO4晶体为激光工作介质，采用声光调Q技术，实现了重复频率～100kHz量级的输出。在泵浦功率5.7W、重复频率150 kHz时，得到了平均输出功率2.49W，脉冲宽度15.3ns的激光输出。在平均输出功率约2W时，测得光束质量因子M2x=1.29，M2y=1.23。为了提高输出激光的单脉冲能量，以上述激光器为信号光光源，采用掺Yb3+离子的双包层石英光纤放大器，实现了平均功率20W、重复频率150kHz、脉冲宽度15ns、光束质量因子M2=1.24的激光输出。为了进一步压缩信号光脉冲宽度，采用声光Cr4+:YAG主被动双调Q方式工作，在重复频率为125kHz时，获得了平均功率440mW，脉冲宽度7ns的输出脉冲。
第四章介绍了以Nd:YVO4晶体为激光工作介质，采用RTP电光Q开关，实现了重复频率30 kHz、脉冲宽度7.8 ns、最大平均输出功率6.7W，相应峰值功率28.6 kW的激光输出。在平均输出功率约2W时，测得光束质量因子为M2x=1.7，M2y=1.5。
第五章介绍了采用主振荡功率放大(Master Oscillator Power Amplifier，MOPA)结构，对电脉冲调制的激光二极管输出的信号光进行了三级放大，其中前两级采用掺Yb3+离子的单模双包层光纤放大，第三级采用掺Yb3+离子的双包层石英光纤放大。对不同重复频率下激光二极管驱动的性能进行了测试，并在重复频率～100kH时对系统的放大性能进行了测试，在重复频率125kHZ时，得到了脉冲宽度10ns，平均功率2.5W的输出激光。
本论文系统地开展小型高重复频率全固态激光器的技术研究，得到不同体制激光器的输出特性，为研制各类激光雷达的光源奠定了良好的技术基础。