高稳定性的绿光激光器是激光精密加工系统的核心部件,在太阳能薄膜刻蚀、玻璃精密雕刻以及硅基片精密划线等应用领域中有着广阔的市场。在激光精密加工应用中,绿光激光器输出各参数的稳定性已成为最重要的技术指标。现有绿光激光器的稳定性一般是指激光器工作在稳定区后,某一固定激光脉冲重复频率下输出功率的稳定性。当重复频率发生变化时,输出光脉冲的能量就变得不稳定了,这就限制了绿光激光器的应用范围。因此,要求绿光激光器在变重复频率运行的同时,实现加工光脉冲的一致性就成为本博士论文需解决的关键问题。本论文通过对诸多影响绿光激光器不稳定因素的研究和分析,从不同角度给出了优化绿光脉冲稳定性的设计方案,研制出高稳定性绿光激光器,并应用于实际的工业激光加工设备中。主要研究工作有:(1)从一般激光器的速率方程出发,将倍频晶体和调Q器件作为损耗项引入速率方程来描述腔内倍频调Q绿光激光器的运行特性。在考虑基频光偏振态的基础上对上述速率方程进行改进,并分析了泵浦速率、谐振腔固有损耗、激光器运行频率、相位匹配条件、倍频晶体长度等参数对光脉冲稳定性的影响,给出高的泵浦功率密度、低的腔内损耗、精确的相位匹配、最佳的倍频晶体长度设计是实现高效稳定绿光脉冲的必要条件。(2)从解决激光晶体热效应对绿光脉冲稳定性影响的角度出发,在详细研究激光晶体热效应对激光器谐振腔的稳定性、基频光偏振态分布和强度空间分布稳定性的基础上,提出了波片对基频光偏振态的控制和补偿技术,给出了具有退偏补偿特性的谐振腔设计方案,在提高绿光激光器中基频光的稳定性的同时,倍频光的转换效率提高近20%。(3)从解决倍频晶体热效应对绿光脉冲稳定性影响的角度出发,重点研究了倍频晶体长度对谐振腔的稳定性、倍频光脉冲强度空间分布的稳定性、以及温度波动时倍频光脉冲的稳定性等问题,得到了倍频晶体长度参数的优化设计方案。同时,为抑制外界环境温度波动对倍频晶体稳定运行的影响,设计了高精度相变材料温控器件,将温控精度提高到±0.01度(比一般半导体温控系统提高一个数量级的温控精度),以提高绿光激光器长期稳定运行的能力。(4)在理论分析和优化设计的基础上,采用LD侧面泵浦的Nd:YAG激光模块对所提出新型设计方案:新型谐振腔结构、波片的偏振态控制技术、高精度相变温控器件,倍频晶体参数优化设计进行了试验研究。研制出高稳定性的绿光激光器,在定重复频率和变重复频运行时(0～3kHz),脉冲的稳定度优于1.0%,达到了目前国际商用绿光激光器的水平,目前,该激光器已应用于大幅面玻璃内刻蚀设备,并产生较好的经济效益。