设计了一套紧凑型高温激光二极管阵列端面泵浦电光调Q Nd:YAG激光器.为使激光器整体结构紧凑，以高温激光二极管阵列作为泵源以有效地降低Nd:YAG激光器散热压力.利用Ansys软件对高温激光二极管阵列工作时的温度场进行模拟.使用基于K9玻璃材质的导光锥将泵浦光耦合进Nd:YAG晶体内.利用Traceproc软件模拟了导光锥前后端面的光场分布.采用5 mm×5 mm×40 mm、掺杂浓度为1.0 at.%的Nd:YAG晶体作为增益介质，利用Ansys软件对200 μs，250 μs泵浦脉宽条件下的晶体内部温度场分布进行模拟并计算了激光器工作时的热透镜焦距.结果表明，本文设计的紧凑型激光器可以实现稳定的脉冲激光输出.在重复频率20 Hz，泵浦源电压脉冲宽度250 μs、300 μs条件下，获得了单脉冲能量44.1 mJ和50.2 mJ的单脉冲输出，对应脉冲宽度分别为18.3 ns和21.3 ns，斜效率为12.35%和12.24%.

：为解决脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体产生瞬态热效应的问题，对激光晶体内的温场分布进行了解析分析与定量计算。通过对脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点分析，建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型，考虑到Nd:YAG晶体导热系数与其温度的函数关系，引入弦截法求解含时热传导方程，得出了变热传导系数方形Nd:YAG晶体时变温度场的一般解析表达式。定量分析了变热传导系数方形Nd:YAG晶体在不同超高斯阶次和光斑半径下内部温度场时变情况。计算结果表明：使用平均输出功率为60 W 的脉冲激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG 晶体，若入射的3阶超高斯光束泵浦光光斑半径为400 μm，则晶体尺寸为4 mm×4 mm×8 mm的Nd:YAG晶体在达到准热平衡状态时的最高和最低温升分别为364 K和337 K。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法，并对解决激光晶体热效应问题提供了理论依据。

针对高平均功率固体激光器对Nd:YAG晶体板条的技术需求,进行了Nd:YAG晶体板条低透射波前误差加工技术研究.详细分析了光学加工过程中引起板条端面透射波前畸变的误差来源,并提出工艺技术解决方案.实验结果表明,在板条抛光阶段通过采用合成盘硬抛光工艺以及新的工件装夹技术,能够解决传统板条加工工艺在面形及楔角精度方面可控性差的问题,更容易实现Nd:YAG晶体板条的低透射波前误差加工.对于150 mm×30 mm×2.5 mm规格的Nd:YAG晶体板条元件,端面透射波前畸变PV值达到0.74λ.

太阳光泵浦激光器直接利用太阳光作为泵浦源,实现了太阳光能量到激光能量的直接转化。设计了分腔水冷型金属锥形泵浦腔,以直径8 mm,长115 mm的Nd:YAG晶体棒作为激光工作物质,用有效面积1.03 m2菲涅尔透镜会聚太阳光,实验获得了23.7 W的稳定激光输出,斜效率为7.87%。通过对比实验,改进后的分腔水冷型太阳光泵浦激光器较原有锥形腔激光器有55.92%的激光输出功率提升。分别从侧面泵浦光在冷却水中的吸收损耗以及其耦合效率等方面对新型腔体结构进行了分析,证实了分腔水冷型腔体结构对侧面泵浦效率的提高,并提出了陶瓷漫反射材质的分腔水冷型激光腔的设计。

针对高功率板条激光器核心工作器件--板条Nd: YAG晶体的超精密加工开展研究，分析了具有特殊构型的板条Nd: YAG晶体元件的加工性能及工艺难点，提出了一种新的基于合成盘抛光的板条Nd: YAG晶体加工工艺，并对规格为100 mm×30 mm×3 mm 的板条Nd: YAG晶体进行了加工实验。实验结果表明，合成盘抛光可以很好地控制元件的塌边现象；通过磨料的优化选择，在合成盘抛光工艺中匹配合适粒度的Al2O3磨料能够实现元件的低缺陷加工，元件下盘后的全反射面平面度达0.217 λ(1 λ=632.8 nm)，端面平面度达到0.06 λ，表面粗糙度达0.55 nm(RMS)，端面楔角精度可达2″。

提出了一种测量激光晶体热焦距的装置和方法，并以此设计和实现了一台采用平平腔结构激光二极管阵列侧面抽运Nd:YAG再生放大器。通过注入脉冲宽度为2 ns、中心波长为1064 nm、重复频率为300 Hz的300 pJ小信号种子光，实现了脉冲宽度为2 ns，单脉冲能量1.5 mJ的基横模激光输出。总放大倍数为5×106，输出能量稳定性为1.08%[方均根值(RMS)]，方波扭曲度为1.10。

报道了基于Nd:YAG晶体的4F3/2-4I13/2能级跃迁的1356 nm单波长LD端面抽运Nd:YAG激光器。采用LD端面抽运的平平腔结构，实现了2.4 W的连续波1356 nm和1414 nm双波长激光输出，光光转换效率为26.7%。通过在腔内插入1.3 μm波段的声光Q开关，增加了1414 nm波长的腔内损耗，从而获得了1356 nm的单波长连续和调Q脉冲激光输出。单波长输出功率为2 W；重复频率为5 kHz时，脉冲光平均功率为1.3 W，脉冲宽度为71 ns，峰值功率为3.66 kW。

针对传导冷却和端面抽运的激光增益模块特点，设计了一台10 kW级高功率全固态板条激光放大器实验装置。分析了激光注入功率密度和入射角度等参数对激光放大器提取效率的影响。实验测试了注入功率密度与激光增益模块光光转换效率的关系，实验结果与理论分析基本吻合。激光放大器实验装置的种子源通过一级预放大器和两级主放大器放大后获得了高功率和高光束质量的激光输出，激光放大器输出功率达为11.3 kW，光束质量7.56倍衍射极限，出光时间110 s，光光转换效率达30%。

针对四薄片串联结构，利用ABCD传输矩阵方法对谐振腔进行优化设计。采用四片Nd:YAG薄片串联，谐振腔采用双凹对称腔，实现了2.15 kW的激光输出，验证了激光二极管(LD)抽运薄片激光器的定标放大能力。