二极管泵浦的固体激光器具有转换效率高、可靠性好、噪声特性好、频率稳定、结构简单、小型化等优点,被广泛地应用于工业切割和焊接、激光测距、激光制导以及外科手术等各个方面。1.3μm波长的激光在光纤通讯、激光医学、激光微机械加工、人眼安全等领域都有重要应用。本论文采用光纤耦合输出的激光二极管作为泵浦源器件,研究了掺钕的钒酸盐固态晶体(Nd:GdVO4、Nd:GdYVO4系列、Nd:LuYVO4和Nd:GdLuYVO4)的1.3μm连续、调Q以及锁模激光特性。使用的主动调制元件为声光(AO)开关,被动调制元件为V:YAG、Co:LMA、SWCNT饱和吸收体。首先研究了使用V:YAG的Nd:GdVO4晶体基频和倍频被动调Q激光特性,理论模拟了实验结果；实现了Nd:GdYVO4一系列混合晶体的1.3μm连续激光运转,实验测量了相关参数,并使用V:YAG研究和对比了不同掺杂组分晶体的1.3μm基频和671nm倍频调Q激光特性；采用二极管泵浦Nd:LuYVO4两掺混合晶体和Nd:GdLuYVO4三掺混合晶体实现了连续激光输出并测量了热效应,研究了这两种晶体的V:YAG被动调Q性能；研究了Nd:LuYVO4晶体使用V:YAG、Co:LMA和SWCNT饱和吸收体作为调制元件时的被动调Q锁模特性,以及使用AO开关时的主动调Q锁模特性；利用V:YAG、Co:LMA. SWCNT和AO开关结合,研究了Nd:LuYVO4晶体的主被动双调Q锁模输出特性。本论文的具体研究内容为：Ⅰ研究了LD泵浦的Nd:GdVO4晶体在1.3μm波段处的激光特性。通过使用曲率半径不同的输入镜和透过率不同的输出镜来研究其对于连续激光输出的影响。在平凹腔内插入不同小信号透过率的V:YAG饱和吸收体来对Nd:GdVO4晶体的被动调Q脉冲输出进行研究,记录随泵浦功率变化下的脉冲宽度、重复率、单脉冲能量和峰值功率。对实验中出现的重复率的变化现象进行了理论分析,结果表明晶体的热透镜焦距对腔中光束半径有影响,进而削弱了输出性能。使用考虑了泵浦光高斯分布以及腔内光子数密度和反转粒子数密度高斯分布的速率方程组对Nd:GdVO4被动调Q激光器的运转过程进行了理论模拟。Ⅱ使用Ⅴ型三镜折叠谐振腔结构,进行了Nd:GdVO4/KTP腔内倍频红光特性研究。采用Ⅱ类相位匹配的KTP倍频晶体实现了对Nd:GdVO4晶体1.3μm激光的腔内倍频,产生了671nm红光输出,使用V:YAG饱和吸收体获得了脉冲激光输出,研究了输出脉冲激光参数随泵浦功率变化的趋势。实验表明采用此种方法可以有效获得红光输出,激光特性较稳定。使用了同时将腔内光子数密度、激活介质的反转粒子数密度、饱和吸收体基态粒子数密度和泵浦光横向空间等的分布特征考虑进去的速率方程组来进行数值求解,理论模拟实验结果。Ⅲ通过二极管泵浦Nd:GdxY1-xVO4(x=0.19,0.3,0.63,0.83)系列晶体,采用平凹腔,实现了此类晶体的连续激光输出,实验研究了晶体的被动损耗和受激发射截面、热焦距和光束半径随泵浦功率的变化规律。实验表明由于受激发射截面较小,此类晶体的连续输出激光功率不如单晶的大。使用V:YAG做调Q元件实现了混合晶体的被动调Q激光输出,研究了输出性能及与掺杂组分的关系。实验表明,Nd:GdxY1-xVO4混合晶体可以获得性能良好的脉冲激光稳定输出,并且在脉宽、单脉冲能量和峰值功率方面相比单晶有一定提升。Ⅳ选用Nd:GdxY1-xVO4系列混合晶体作为激光材料,利用V型折叠腔和KTP倍频晶体,有效地实现了混合晶体的671nm腔内倍频V:YAG被动调Q红光输出,研究了输出特性随泵浦功率的变化趋势,对比了不同组分的Nd:GdxY1-xVO4晶体的平均激光输出功率、脉冲宽度、重复率以及单脉冲能量和峰值功率。证明此类晶体是获得红光的适宜的激光材料。V实现了二极管泵浦Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体的1.3μm激光输出。采用简单的平凹腔构造研究了不同输出镜透过率下连续激光的输出特性,实验测定了晶体的热效应,计算出激光运转过程中光束半径随泵浦的变化关系,证明了热效应是影响激光输出的因素之一。使用V:YAG实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体的被动调Q运转,对比了不同小信号透过率下的输出特性。研究表明,Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体可以作为获得1.3μm脉冲激光的优良介质。Ⅵ实现了Nd:GdLuYVO4晶体的1.3μm连续激光输出。选用不同透过率的输出镜组成平凹谐振腔,对比了Nd:GdLuYVO4晶体1.3μm连续输出特性,实验测定了晶体的被动损耗、受激发射截面和热效应。研究表明,Nd:GdLuYVO4晶体的热透镜焦距较小在泵浦较大时热效应明显,影响了激光的输出。使用V:YAG被动饱和吸收体来实现Nd:GdLuYVO4晶体的被动调Q脉冲激光输出,测量了激光的输出特性,对比了Nd:GdLuYVO4晶体与其他晶体的输出参数。Ⅶ采用V型折叠腔结构,使用二极管泵浦Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体,实现了1.3μm波段激光的调Q锁模运转。首先使用不同透过率的输出镜,研究V型腔连续激光的输出特性,证明使用此种腔型结构可以有效地输出1.3μm激光。然后将V:YAG、Co:LMA. SWCNT被动饱和吸收体放入腔中靠近输出镜的位置,实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4混合晶体的被动调Q锁模激光运转,测量了输出功率、调Q脉宽、调Q单脉冲能量以及锁模脉宽和重复率。获得了锁模深度90%左右,锁模脉宽在皮秒量级的短脉冲激光输出。Ⅷ在Z型折叠腔结构中,用二极管泵浦Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体,使用1.3μm波段的声光开关实现了主动调Q锁模运转,研究了不同声光重复率下的输出特性。分别记录了输出功率、调Q脉宽、调Q单脉冲能量以及锁模脉宽和重复率随泵浦光强度的变化规律,探讨了声光开关对于激光锁模运转的调制效果,获得了能量较大的短脉冲激光输出。Ⅸ实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体1.3μm激光波段的V:YAG/AO主被动双调Q锁模运转。通过采用Z型折叠腔,在靠近晶体的位置放置AO开关,在靠近输出镜的位置放置V:YAG,增大泵浦功率获得了锁模脉冲激光输出,记录了输出脉宽、单脉冲能量等参数。相比单V:YAG被动调Q锁模,主被动调Q锁模运转的脉宽被压缩,能量有提升,脉冲对称性更加优良。实验结果说明采用V:YAG/AO主被动双调制的方式可以改善脉冲激光的输出性能。X采用同时使用Co:LMA饱和吸收体和AO开关的方式,通过V型折叠腔,实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体双调Q锁模激光运转,获得了稳定的短脉冲激光输出。实验表明,单Co:LMA被动调Q锁模的输出特性在加入AO开关之后被显著地提升,脉冲能量提高了九倍,脉冲宽度压缩到百分之二十,调Q波形的对称性有了很大提高。采用Co:LMA/AO的主被动双调Q锁模可以有效增大脉冲能量,提高输出光束质量。Ⅺ采用V型腔,使用SWCNT新型饱和吸收体和AO开关相结合作为调制元件,对Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体的调Q锁模特性进行提高。研究表明,通过加入AO,锁模激光脉冲能量有显著提高,脉冲宽度被进一步压缩,锁模深度有所提高,脉冲序列串的振幅波动性明显降低。实验结果说明采用SWCNT/AO主被动相结合的双调Q锁模的方式可以获得稳定性更好、脉宽更窄、能量更大的激光输出。本论文的创新工作主要包含：Ⅰ首次对Nd:GdxY1-xVO4(x=0.19,0.3,0.63,0.83)系列混合晶体在1.3μm波段的激光表现进行了对比。实现了连续激光输出,实验研究了晶体的被动损耗和受激发射截面、热焦距和光束半径随泵浦功率的变化规律。使用V:YAG做调Q元件对比了此类晶体的被动调Q激光特性。利用V:YAG和KTP倍频晶体,实现了混合晶体的腔内倍频红光671nm被动调Q输出,对比了不同组分的Nd:GdxY1-xVO4晶体的平均激光输出功率、脉冲宽度、重复率以及单脉冲能量和峰值功率。证明了混合晶体的激光特性比传统单晶要优秀,更适宜做脉冲激光的增益介质。Ⅱ首次实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体1.3μm激光连续和被动调Q运转。实验测定了晶体的热效应,分析了其对输出性能的影响,计算出激光运转过程中光束半径随泵浦的变化关系。使用V:YAG实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体被动调Q运转,对比了不同小信号透过率情况下的输出特性。证实了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体可以有效地产生1.3μm激光,被动调Q性能良好,可以获得性能稳定的短脉冲,是作为调Q激光器激光材料的合适选择。Ⅲ首次实现了LD泵浦Nd:GdLuYVO4三掺混合晶体1.3μm激光输出。研究了不同输出透过率情况下的激光性能,获得了稳定的输出。实验测定了晶体的被动损耗、受激发射截面和热效应,说明了其对输出性能的影响。使用V:YAG饱和吸收体实现了Nd:GdLuYVO4晶体的被动调Q脉冲激光输出,测量了激光的脉宽、单脉冲能量和峰值功率,与其他单晶和两掺混合晶体进行了输出特性的对比。Ⅳ首次对Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体1.3μm的调Q锁模激光特性进行研究。采用V型或Z型折叠腔,使用被动饱和吸收体V:YAG、Co:LMA、SWCNT以及AO开关,分别实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体的被动和主动调Q锁模运转,测量了输出功率、调Q脉宽、调Q单脉冲能量以及锁模脉宽和重复率。证实采用这几种调制方式都可以有效地产生调Q锁模激光输出,获得脉宽皮秒量级的锁模短脉冲,特性比较稳定。Ⅴ首次采用被动调制与主动调制结合的方式实现了Nd:Lu0.15Y0.85VO4晶体1.3μm激光的双调Q锁模运转。采用V:YAG/AO、Co:LMA/AO、SWCNT/AO三种主被动双调制的方式,实现了Nd:Lu0.15Yo.85VO4晶体的双调Q锁模激光输出,记录了它们的输出脉宽、单脉冲能量,并与单V:YAG、单Co:LMA、单SWCNT被动调Q锁模的特性进行了对比,获得了比单被动调Q锁模脉宽更窄、能量更大、脉冲更稳定的激光输出。