3、全固态腔外倍频绿光实验装置

　　二极管泵浦的电一光调QNd：YAG棒主振荡器/功率放大器布局如图4所示。主振荡器输出的激光通过扩束及隔离器后分两路光分别注入功率放大器。功率放大器由一级双通和一级单通放大器组成。每一级放大器均采用双棒结构，并在两个Nd：YAG棒之间采用4f像传递系统及90。石英旋转器，补偿高重复频率工作时的热致退偏效应。采用Ⅱ类相位匹配KTP晶体外腔倍频，实现高单脉冲能量、高重复频率的532nm输出。将两个KTP倍频器输出的绿光进行偏振合束，提高激光器的平均功率。

　　主振荡器重复频率0.1～1.0kHz可调，单脉冲能量5～10mJ，脉冲宽度15 ns，光束质量因子肝<1.2。双通放大器在注入能量5mJ，重复频率400Hz时，获得了450 mJ单脉冲能量激光输出。当进入单通放大器的能量为300mJ时，第一个激光模块单通输出700mJ，提取效率为54%。经过第二个激光模块后获得1.27J输出，提取效率为77%。倍频实验采用Ⅱ类相位匹配的KTP晶体，在重复频率400Hz、单脉冲能量1J时，研究了不同激光功率密度时的倍频效率、倍频晶体热效应及激光损伤特性。在激光功率密度约为70MW/cm2时，获得了525nU的532nm输出，平均功率达210W，倍频效率为43.7%。进一步提高泵浦功率密度到80～100 MW/cm2，倍频效率可以超过50%，但KTP晶体损伤几率大幅度增加。测得绿光光束质量因子为4.5倍衍射极限。采用偏振合成技术，可以实现激光器重复频率的增加或单脉冲能量的增加。绿光激光器既可工作在400Hz，单脉冲能量1J，也可工作在重复频率800 Hz，单脉冲能量0.5J，可以满足不同的应用需求。

　　4、绿光激光器光束质量控制技术

　　4.1、二极管泵浦激光模块热效应补偿技术

　　由于二极管泵浦激光模块平均功率高，引起激光棒内温度分布不均匀，激光模块的热效应表现为热致双折射效应和球透镜效应。理论和实验研究表明，Nd：YAG棒内沿径向和切向的热致双折射可以用90。石英旋转片及4f成像光学系统进行热致双折射效应补偿。二极管泵浦激光模块在重复频率400Hz，峰值功率6.5 kW时，退偏比率为30%，通过双模块热致双折射效应补偿后退偏率降为3%。双模块热致双折射效应补偿后，激光的近场光斑分布得以改善。

　　在高功率二极管泵浦激光器中，由于热导致的增益介质球差效应严重影响到激光器的输出功率和光束质量。在激光放大器实验装置上进行了高功率二极管泵浦Nd：YAG激光模块热致球差效应的理论分析和数值模拟，测量了二极管泵浦激光模块的热致球差值。利用平凸透镜望远镜产生的负球差对激光模块进行了补偿，在重复频率400Hz，单脉冲能量1.2J，光束质量因子由肝一10改善到肝一4。将球差补偿镜应用到激光放大器中，激光器光束质量得到了大幅提高。

　　4.2、相位共轭技术

　　受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜可以矫正激光波前畸变、改善激光光束质量。SBS相位共轭实验装置原理图如图5所示。种子源为二极管泵浦的电光调Q单纵模Nd：YAG激光器，重复频率i00～1000 Hz可调，单脉冲能量大于1mJ。由种子源输出的单纵模激光依次通过扩束装置和光学隔离器进入预放大器进行放大，输出光束经过光学隔离器进入主放大器进行放大。光学隔离器由两个对称放置的薄膜偏振片、法拉第旋光器和1/2波片组成，实现前级和后级的光学隔离。在主放大器后放置的1/2波片与偏振片P。构成光强调节机构，用于调节进入锥度光纤相位共轭镜的单脉冲能量，透过偏振片P。的激光进入吸收池;将反射激光由偏振片P2，1/4波片和透镜会聚进入锥度光纤。放大器泵浦模块均采用二极管激光器侧泵浦结构，增益介质为Nd：YAG晶体。

　　激光放大器实验装置在重复频率lkHz，单程输出单脉冲能量38mJ时，注入锥度光纤后获得SBS反射单脉冲能量26.5mJ，SBS反射率为69.7%(图6)。将实验装置图5中的虚线框1/2波片和1//4波片去掉，可实现带锥度光纤共轭镜的双程激光放大。双程激光放大器获得单脉冲能量101mJ，脉冲宽度为6as的单纵模激光输出，光束质量因子肝<2。通过双程的相位共轭特性，获得了很好的光束质量激光输出。

　　5、结 论

　　在高功率全固态绿光激光器中，倍频晶体的热效应及反射率随注人功率的变化情况直接影响绿光功率的输出，选用对基频光和倍频光吸收系数小的倍频晶体材料，可以提高绿光功率，但倍频晶体热效应问题有待进一步深入研究。在激光放大器实验装置上进行了光束质量控制技术实验研究，SBS相位共轭镜的反射率达到69%，但还需优化锥度光纤共轭镜的结构参数，提高注入单脉冲能量和SBS反射率。