全固态高功率红外激光在科研、国防、工业及医疗等众多领域有着极其重要的应用,红外激光功率/能量提升机理及技术、激光时间/空间性能特征参量调控、波长拓展研究是激光技术领域重要发展方向及研究热点。针对上述研究方向的关键技术问题及相关项目需求,本论文开展高效1319 nm激光放大模块设计及实验研究、大能量1064 nm激光时间/空间性能特征参量调控机理及实验研究、基于1064 nm激光的腔内光参量变频设计及实验验证,为红外激光功率/能量提升、激光性能调控、波长拓展探索新途径。主要内容如下:1.针对红外激光功率/能量提升需求及钠信标激光技术项目关键技术问题,开展高效1319 nm激光放大模块设计及实验研究。设计3维6列激光泵浦激光放大模块,并对该设计的泵浦光均匀性、应力分布、敏感性进行数值仿真及优化设计,解决单模块能量提升受限的关键技术问题。在保证光束质量的情况下,将1319nm种子激光源的功率由25.2 W放大至78.2 W,放大提取效率为7.3%,验证了本设计方案的可行性,并修正数值仿真系统,可为钠信标激光技术所需激光振荡器/放大器功率/能量提升提供有效途径。2.针对激光时间/空间性能特征参量调控需求及中红外变频项目关键技术问题,开展大能量激光时间/空间性能特征参量调控机理及实验研究。优化设计能量提升及性能调控方案并开展实验验证,获得大能量、脉冲性能可调的1064 nm激光器,脉冲宽度10~80 ns、重复频率10~1000 Hz、光束质量2.2-10可调,为激光变频、激光与物质作用机理及效果研究提供性能可控的大能量1064 nm激光源。3.针对高效波长拓展需求,在国家自然基金项目支持下,开展腔内变频激光技术研究。设计2微米双共振光腔内光参量变频激光器,并对该设计腔内增益、变频能量传递过程进行理论分析及数值仿真,在理论分析设计基础上开展实验验证,初步获得单脉冲能量为3.9 mJ的2.1μm激光输出,验证该方案的可行性,为后续优化设计提供理论及实验基础参考数据。