毫米波/太赫兹波在很多方面逐渐展现出了巨大的发展潜力。由于双频/双波长激光器的输出信号相位高度相关,频差也更为稳定,因此可以得到高纯度且稳定的毫米波/太赫兹波段拍频信号。输出信号功率均衡度和输出脉冲的时间同步性直接影响光外差拍频效率,可调谐的大频差则能实现外差拍频后的高频信号输出。本文提出了基于掺钕晶体的双频/双波长激光器,并对其功率均衡调谐、频差调谐以及脉冲时间同步进行了研究,最终分别获得了大频差功率均衡的双频/双波长激光信号输出及频差可调谐的时间同步激光脉冲输出。首先分析了掺钕激光器的基本结构和实现模式振荡的条件;基于四能级粒子跃迁特性,推导了掺钕激光器的四能级稳态速率方程,并进一步分析了该类激光器输出参数的性质,这为优化输出光束质量提供了理论参考。通过改变抽运功率和调节热沉温度等手段,探究了不同参数增益介质双频微片激光器在功率均衡状态时各参数之间的关系。结果表明:当抽运功率增加时,热沉温度与之呈负相关,双频激光功率积与之呈正相关。这表明掺钕晶体双频微片激光器均可通过改变抽运功率和热沉温度实现功率均衡的双频激光信号输出。接着通过控制热沉温度,对Nd:YVO4/Nd:Gd VO4组合晶体双波长激光器的功率均衡机制进行实验探究。在热沉温度为32.3°C时,获得435 m W的功率均衡双波长信号输出,频差为324.29 GHz,双峰中心波长分别为1063.10 nm和1064.33nm。与此同时,在功率均衡可调的情况下,还实现了小范围内的频差调谐。基于Nd:YVO4/Nd:Gd VO4组合晶体激光器,通过被动调Q自触发机制产生时间同步双波长激光脉冲,并采用连续抽运加脉冲抽运的增益开关机制实现可调谐且有序可控的重复频率激光脉冲输出,脉冲占空比有效减小至0.8%,脉宽为200 ns,稳定性大大增加。在此输出的前提下,通过改变热沉温度可以实现频差调谐,且输出频差在300 GHz以上。频差与热沉温度呈负线性相关,频差随热沉温度的下降率为-0.95 GHz/℃。通过改变热沉温度,对Nd:YVO4/Nd:Gd VO4组合晶体的发射截面谱进行测量研究。实验发现,随着温度的升高,发射截面谱谱峰值下降,中心波长呈线性红移,左右峰红移率分别为2.31 pm/°C和2.34 pm/°C。利用ANSYS仿真软件对组合晶体的温度场进行建模分析,得到的结果表明:各个晶体的中心温度与热沉温度之间的温差为定值。基于发射截面谱的热致漂移特性和热效应仿真结果,进一步探究了掺钕双波长激光器的频差调谐特性。结果表明:晶体发射截面谱中心波长的热致漂移导致改变热沉温度后激光谱中心波长的漂移,不同晶体中心波长的热致漂移率的差异导致了双频信号的频差变化。