提高整体性能一直是国内外关于二极管抽运固体激光器的研究重点。本文研究了影响二极管抽运固体激光器输出光束性能的四个因素,即输出镜面的形变和瑕疵,抽运光的空间分布,激光晶体的热制衍射和腔内倍频过程。通过物理建模和仿真计算,定量分析了不同条件和参数下,这四个因素对激光器输出光功率和光束质量的影响。镜面形变对谐振腔光场模式的影响。首先介绍仿真谐振腔内光场传输的Fox-Li迭代算法。分析了导致镜面形变产生的诱因,通过计算机随机生成镜面形变。接着定义了描述镜面形变的参数,空间方差D。在仿真模拟中,研究了不同形变的镜面对激光谐振腔基模的影响。得出空间方差和基模损耗的函数规律。通过对数据分析,发现了此函数规律的可拟合成线性关系。对于不同的空间方差的形变镜面,本文计算出基模损耗和谐振腔菲涅尔数之间的函数关系。得出越短的激光谐振腔内,光场对镜面形变的反馈越敏感,对镜面的平整度要求也越高。在此基础上,论文提出了一种算法,计算谐振腔镜面形变对于激光器所能达到的最好光束质量的限制。镜面瑕疵对激光器输出光束的影响。引入了镜面瑕疵与空间光束相关度?和镜面瑕疵对远场光束的影响参数δ。分别计算了输出镜面存在瑕疵情况下,TEM₀₀,TEM₀₁和TEM₀₂模的空间光场变化。通过对数据分析,得出影响参数δ和相关度τ的变化规律,发掘出影响参数δ和相关度τ的内在线性关系。当确定瑕疵透过率T_fl和相位角θ时,对于这三种模式光场,影响参数δ随相关度τ的变化近似相等,呈线性递增。例如当透过率T_fl=0.3时,δ随τ变化的曲线的斜率分别等于1.29,1.31和1.32。当相位角θ=0.5π时,δ随τ变化的曲线的斜率分别等于0.17,0.17和0.18。在对瑕疵影响激光光场的研究基础上,论文设计了一种对光学镜片进行高精度快速无损检测的技术方案。抽运光分布对DPSSL输出光的影响。提出了一种调Q多模激光谐振腔的仿真模型。假定任意的激光光束都可以由谐振腔的本征模式叠加构成。然后通过引入三维空间的速率方程,将这一系列本征模式与激光器晶体的速率方程耦合。最后,在耦合方程的基础上,加入Q开关的时域调制。根据此模型,作者研究了抽运功率和抽运光场分布对三维主动调Q多模激光谐振腔的影响。仿真计算结果与对照实验测量数据相吻合,说明了物理模型的有效性。为了更加全面地分析调Q过程中的模式竞争,作者仿真计算了调Q脉冲产生过程,弛豫振荡过程和连续振荡过程。得出了脉冲功率和光束质量因子随时间变化的规律。端面抽运DPSSL中热致衍射的研究。通过有限元方法,仿真了不同晶体掺杂浓度和不同抽运光分布情况下,端面抽运DPSSL的晶体温度三维空间稳态分布。提出了由于热致衍射而导致模式之间的能量耦合的概念,定义了模式之间的能量耦合比例δ_ij。计算了不同抽运光半径和抽运光功率下,每个模式的热致衍射损耗δ_T,和模式之间的能量耦合比例δ_ij。计算结果说明,抽运光半径的变化对热致衍射损耗δ_T和能量耦合比例δ_ij的影响可以近似忽略。而抽运光功率的增大,会使热致衍射损耗δ_T和能量耦合比例δ_ij的都随之增大,且δ_T斜率始终高于δ_ij。当采用不同长度的激光晶体时,热致衍射损耗δ_T和能量耦合比例δ_ij都随着晶体长度的减小而减小。腔内倍频过程对激光光场横模的影响。通过对耦合波方程进行数值仿真,计算了当入射基波分别为拉盖尔-高斯光束的TEM₀₀模,TEM₀₁模和TEM₀₂模时的倍频过程,得出了在非线性介质中基波光束和二次谐波光束的模式变化规律。结果表明,当满足完全相位匹配条件下,基波中的TEM₀₀模,TEM₀₁模和TEM₀₂模的总体比例随着在非线性介质中传播距离的增加,呈现递减的趋势。而二次谐波的光场模式组成随着传播距离的增加,基本保持不变。说明倍频过程降低了基频光的光束质量,初始基频光场则确定了二次谐波的光场的模式。在相位失配情况下,基频光和二次谐波的光场随传播距离的增加,呈周期性变化,且二次谐波的模式组成的比例不随传播距离增加而变化。