中文摘要：

固体拉曼变频是获得新波长激光的一种重要变频技术，成为激光和非线性光学领域的研究热点之一。拉曼激光器相对普通固体激光器有更严重的热效应。特别对于近几年发展起来的连续固体拉曼激光器，热效应增加了腔内的衍射损耗，提高了拉曼激光的阈值。因此如何改善热效应和提高连续拉曼增益是一个亟待解决的问题。本项目从改善拉曼激光热效应出发，综合考虑激光性能和拉曼变频性能，提出采用拉曼激光复合功能晶体进行连续拉曼激光设计。以Nd:YVO4为研究对象，从理论和实验上分析拉曼激光复合功能晶体对热效应的改善。基于复合功能晶体设计，结合泵浦系统和谐振腔设计、腔内损耗控制、倍频晶体的选择，最终研制出低阈值、高效能、结构紧凑、具有自主知识产权的连续固体拉曼激光及其倍频黄光激光器。该研究将为拉曼激光热效应的改善和效率的提高提供理论依据，其成果在民用、国防和高技术领域有巨大的应用前景。

结论摘要：

固体拉曼变频是获得新波长激光的一种重要变频技术，成为激光和非线性光学领域的研究热点之一。自拉曼激光器的工作物质复合了激光介质和拉曼介质的双重功能，相对普通固体激光器的工作物质有更严重的热效应。热效应影响了激光输出的光束质量，限制输出功率的升高，特别对于连续固体拉曼激光器，热透镜效应增加了腔内的衍射损耗，提高了拉曼激光的阈值，降低了激光效率。本项目从改善拉曼激光热效应出发，综合考虑激光性能和拉曼变频性能，提出采用拉曼激光复合功能晶体进行拉曼激光设计。以Nd:YVO4为研究对象，对不同结构和尺寸的复合功能晶体的热效应及激光实验研究，通过理论和实验上结合分析了拉曼激光复合功能晶体对热效应的改善。基于复合功能晶体设计和激光系统优化，实现了基于a切的Nd:YVO4调Q 7.2W和连续2.26W的1176nm激光输出；再通过腔内变频（倍频与和频）实现了高效的559nm黄绿光和588nm黄光激光输出。其中基于非临界相位匹配的LBO倍频获得了调Q 7.93W（110kHz,18ns）和连续2.23W的588nm激光输出，转换效率分别达30%和10.8%。除了一阶斯托克斯拉曼激光的研究之外，我们还开展了基于复合功能晶体的二阶斯托克斯拉曼激光的研究。通过二次拉曼平移实现了最高2.34W的1313nm二阶斯托克斯光的输出，转换效率达16%。 考虑到c切的Nd:YVO4自拉曼激光1178nm倍频可获得589nm波长激光，与钠D2共振谱线吻合较好。所以进行了c切的Nd:YVO4自拉曼倍频实验，获得了2.15W的589nm黄光输出，中心波长为589.17nm，是潜在的钠信标光源。此外还进行了SrWO4、KTA和Nd:GdVO4等晶体的激光实验，实现了对应的拉曼激光输出。该项目研究已按原计划顺利完成，为拉曼激光热效应的改善和效率的提高提供依据，在固体拉曼激光技术研究方面具有重要的参考价值。相关波长激光器在民用、国防和高技术领域有重要的应用前景。