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高平均功率的二极管泵浦的全固态激光器是当前激光器领域研发的热点，而薄片激光器是一种由激光二极管泵浦的，具有高的输出功率、斜效率和好的光束质量的固态激光器。二极管泵浦的薄片激光器自1993年首次被提出至今，逐步成为了高功率固体激光发展的一个重点领域，在光信息的储存、材料微加工、高速通讯、生物医学和军用等领域有着较好的应用前景。LD泵浦的Yb:YAG薄片激光器的多通泵浦结构历来是设计的难点，德国Dausinger+Giesen GMBH公司生产的多通泵浦模块已被国内外广泛使用和借鉴，但其成本很高并且利用抛物面镜反射实现24通甚至更多通数的泵浦核心技术仍被德国所垄断。本文设计了一种新型的多通泵浦系统，利用两个直角棱镜和聚焦透镜的组合实现四通或更多通数的泵浦，经过四通泵浦后晶体的吸收效率达到84%。目前，薄片晶体的散热装置一般都是利用铟等焊料将晶体与热沉焊接，工艺要求高且需要焊料导热性好。而本文设计的直接水冷装置是使晶体与冷却水直接接触，循环的冷却水通过热沉内部V型槽带走晶体产生的热量，晶体作为铜热沉的一个窗口使直接水冷方式得以实现。利用Matlab软件模拟了激光器谐振腔的稳定性及不同激光腔型内光斑半径随腔长的变化关系，并由此确定了谐振腔最佳腔长。本文设计实现了一台二极管泵浦的具有新型四通泵浦结构及接触式水冷装置的Yb:YAG薄片激光器。激光泵浦源采用的是多模光纤耦合输出的940nm的二极管激光器。Yb:YAG晶体掺杂Yb3+浓度为10at%，直径10mm，厚度500μm。薄片晶体的散热装置采用自来水直接冷却方式，泵浦耦合系统采用四通泵浦结构。根据谐振腔的模拟，设计了不同腔型的Yb:YAG薄片激光器。当泵浦功率为28.6W时，在F-P腔中采用透过率为5%的输出耦合镜，获得了最高功率为3.28W的1031nm连续激光输出，输出激光的光束质量因子为M2x=1.79，M2y=1.86，斜效率为20.5%。