中文摘要：

研究采用半导体激光器偏振合束泵浦方式，在Nd:YAG晶体和由Yb:YAG晶体与YAG晶体键合而成的半非平面单块固体环形腔上，分别实现单频、单模、连续1123nm和1030nm波长激光运转所涉及的Nd3+和Yb3+离子的掺杂浓度、增益区长度、优良光学性能键合的实现、合适的半非平面单块环形激光谐振腔参数、热透镜补偿所需的非稳腔参数和多色偏振光学镀膜膜系的实现。这两种波长单块固体环形激光器目前国内外均未见报导，但具有良好的应用前景。特别是可用于光学频率标准研究，因其各自波长倍频光频谱位置附近，存在着丰富的可作为自然基准的、由基态起始跃迁的碘分子吸收谱线。尤其在1030nm波长附近，可获得比目前国际上采用的532nm波长附近的谱线具有更窄线宽的超精细吸收谱线，从而将可能得到更好的光学频率稳定度和复现性。除此之外，还可用于水蒸气浓度遥感监测、超精细光谱研究、泵浦源和精密多波长干涉测量等领域。

结论摘要：

项目首次提出并实现了基于单块半非平面环形谐振腔的1123nm波长Nd:YAG固体激光器，在3.98W的808nm波长泵浦功率下，得到了1.25W单频单模连续激光输出功率，激光斜效率为39%。通过研究激光器频率调谐特性，得到了超过3GHz的激光频率调谐范围，平均的温度对频率的调谐系数为-2.6GHz。在此基础上，采用腔外倍频方法，得到了561nm倍频黄光，探测到了强的碘分子吸收谱线。鉴于单块固体激光器固有的开环频率和功率稳定性，精密的可控频率调谐能力和宽阔的单频调谐范围，低噪声和窄线宽的优良频谱性质，因此该项目为该波长激光的许多应用，特别是在该波长或其倍频波长上建立光频标装置，打下了基础。将Yb:YAG与纯YAG进行高性能键合，在键合中保证其优良的光学性质，项目成功实现了1030nm波长Yb:YAG固体激光器。在5.4W的940nm波长泵浦功率下，得到了560mW的单频单模连续激光输出功率，激光斜效率为17%，在世界上第二个实现了单块Yb:YAG激光器。该激光器的倍频光波长位于515nm附近，有可能获得更窄的碘分子超精细吸收谱线，从而具有更好的激光频率稳定度和复现性的实现潜力。