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主动探测大气CO2浓度的差分吸收雷达(DIAL)在近年来得到了广泛地研制，该系统对激光发射源要求很高，不仅要在一定能量上输出单纵模、窄线宽脉冲，还要求具有高频率稳定性。根据发展探测CO2浓度的空基DIAL需求，本论文对种子注入单频纳秒脉冲1.57μm全固态激光器进行了研究。 论文包括探测CO2的DIAL概述，OPO基本原理及仿真，线性、环形腔OPO实验，和双脉冲OPO实验四个方面的内容。 针对应用需求，对各种材料的优缺点进行分析，最终选择KTA晶体作为获得1.57μm输出的非线性材料。推导了光学参量放大增益的接收带宽和输出带宽的表达式，并研究了腔长抖动对输出波长的影响;探索了KTA OPO中，泵浦光线宽、晶体温度控制灵敏度对输出线宽的影响。对种子注入OPO的动态特性分析，并进行理论仿真，并指出影响OPO输出频率的各种因素。 自行研制了250 Hz的单频1.06μm脉冲激光振荡-放大器，在输出单脉冲能量为800 mJ时，具有良好的脉冲保真度和稳定的单频运转，15 min内输出频率抖动为23.8 MHz。根据需要，实现了100 Hz脉冲重复频率输出，并将其作为KTP/KTA OPO泵浦源开展实验。环形稳定腔KTP OPO较临界腔结构，能量转换效率提高了1.8倍;获得最高单脉冲能量为3.1 mJ，对应的转换效率为18.1％，斜效率高达37.7％，脉冲宽度为6.9ns。 国内首次报道了种子注入脉冲KTA OPO实验，分析了自由运转和种子注入的区别，测量了种子注入接收带宽，分析影响输出频率稳定性的因素，并从被动、主动两个方面，介绍获得更高频率稳定性OPO输出的研制过程。主动稳频时，4min内，频率抖动为4.21 MHz(RMS)，信号光的最大输出单脉冲能量为1.82 mW，转换效率为19.1％，输出脉冲宽度为6.9 ns，相应的线宽为65.5 MHz，接近傅里叶转换极限。 采用双脉冲泵浦源，国内首次实现了种子注入单频双脉冲KTA OPO。脉冲重复频率均为50 Hz，两个脉冲的能量分别为1.7和1.3 mJ，转换效率分别为17.8％和13.6％。脉冲宽度为13ns，线宽为40 MHz，并提出获得双脉冲能量的一致性的方案。在对其输出的光谱纯度特性分析之后，发现输出频率稳定性的要求更高，并提出改善频率稳定性的改进方案。