全固态激光器(半导体泵浦的固体激光器)具有体积小、重量轻、效率高、光束质量好、稳定性好,维护费用低等优点,随着激光技术的发展,其在工业、军事、医疗和科研等领域中发挥着越来越重要的作用,已成为应用激光器中的主流。高功率全固态绿光激光器因其在激光材料加工、激光彩色显示、激光医疗以及激光同位素分离等领域的重要应用而成为研究的热点。本文的研究工作主要集中在高功率全固态1342nm激光器、1064nm激光器、准连续和连续全固态绿光激光器的理论和实验研究等方面。本文的主要创新点可以归纳如下:1.研究了1342nm二极管激光器单端泵浦Nd:YVO4激光器,在实验中采用弱聚焦耦合系统、使用低掺杂浓度晶体以及合理的腔型设计获得了7.36W稳定的TEM00模1342nm激光输出,光-光转换效率32.8%,功率不稳定度0.3%。此结果在1342nm激光器的功率稳定性方面处于国际领先水平,在端面泵浦1342 nm Nd:YVO4激光器功率水平方面为国内最高。2.从理论上研究了双棒之间距离对稳定性和光束质量的影响,结果显示,在热致双折射补偿腔中,当双棒分别靠近激光器腔镜时可以得到更低的M2值,同时发现,双棒内主平面之间距离应接近热焦距长度之和,这样在补偿热致双折射的同时可以实现高功率无损伤运转。然而,在含90°旋光片的对称平行平面双棒谐振腔中,热致双折射补偿造成法向(fr)和切向(fφ)热焦距长度的轻微不对称,打破了谐振腔的对称性,在稳区中产生一个窄的非稳区。由于这个窄非稳区的存在,当泵浦激光功率上升到此处时激光输出功率会出现波动或下降。因此,有必要消除这个窄的非稳区以得到激光功率随泵浦电功率的稳定线性增长。通过g参数分析,我们发现对称共焦腔结构方法,可以消除稳区中存在的非稳区,我们也研究了该腔结构下双棒之间距离对稳定性和光束质量的影响。3.用传输矩阵法,通过稳区图分析了单棒对称和非对称平行平面腔结构。在分析稳定条件、r偏振和φ偏振模式尺寸的基础上,阐明了不同谐振腔内实现激光稳定运转的条件。又从理论上分析了有热致双折射补偿和无热致双折射补偿双棒串接腔中,r偏振和φ偏振对谐振腔稳定条件的影响,得到了短腔和长腔情况下的稳区最大范围。并从实验上进行了验证,理论与实验相一致。在双棒短腔情况下,获得了482.3W的1064nm激光输出功率,光-光转换效率40.2%。4.通过对介质中耦合波方程的求解,对不同情况下Q开关的衍射效率进行分析,并介绍了几种新型声光Q开关的工作原理。用龙格-库塔法数值求解内腔倍频激光器的声光调Q速率方程,得到内腔倍频激光器中倍频晶体的最佳长度以及倍频晶体最佳长度与泵浦水平和腔内损耗的关系。为声光调Q绿光激光器的研究奠定了基础。5.分别采用50W和150W半导体侧泵模块、进行了单棒和双棒串接声光调Q内腔倍频绿光激光器的研究。用一个50W模块得到31.2W 532nm绿光输出,重复频率7kHz,光-光转换效率17.3%,功率不稳定度小于1%。用两个50W模块双棒串接,得到56W 532nm准连续绿光输出,重复频率9kHz光-光转换效率15.6%,功率不稳定度小于1%。采用单个150W模块进行绿光实验,用KTP内腔倍频得到68.3W的绿光输出;用LBO内腔倍频得到66.6W的绿光输出,后者光-光转换效率18.2%。已经开发出20W和40W绿光激光器产品,整体性能处于国内领先水平。6.进行了高功率连续绿光激光器的实验研究。采用侧面泵浦方式和三镜折叠谐振腔设计,高效KTP晶体作为腔内倍频晶体,用北京国科和武汉三浦的泵浦组件,分别得到20.7和22.7W的连续波绿光激光输出,功率不稳定度在1%左右,能够很好的满足激光彩色显示等领域对高功率连续绿光的要求。据我们所知,此结果在532nm连续绿光输出功率水平方面为国内最高,在采用棒状工作物质的全固态连续绿光激光器中,其输出功率达到国际先进水平。