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高功率固体激光器在医疗、军事、空间科学等领域有着广泛的应用,是目前高新激光技术发展的一个重要方向,为了同时实现固体激光器的高功率与高光束质量输出,需要从根本上降低激光器的热效应和提高效率。以传统泵浦方式泵浦的固体激光器的量子亏损大,热效应严重,严重影响高功率时的激光效率。直接泵浦技术可将激光激活粒子直接泵浦到激光上能级,减少了泵浦带向激光上能级跃迁过程中的量子亏损,是解决固体激光器热效应问题、提高激光效率的根本途径。本文以直接泵浦的Nd离子激光技术为基础从两个方面进行了实验研究:一、将直接泵浦技术与板条（Innoslab）晶体结构技术相结合,研究了直接泵浦的皮秒近红外1342nm板条状激光放大器。采用直接泵浦技术、板条（Innoslab）形晶体结构、晶体双端泵浦结构的方法,成功解决了对于使用棒状的Nd:YVO4晶体采用MOPA结构在皮秒近红外1342nm波长的激光放大器中,激光光束因热效应问题出现严重恶化现象的问题。实现了皮秒1342nm最高平均功率20W高光束质量的激光输出,光束质量M2为1.65,输出功率为皮秒1342nm国际最高功率。二、针对946nm准三能级在常温下激光阈值高、效率提升困难等问题,研究了低温环境下885nm直接泵浦的Nd:YAG晶体准三能级激光性能。将激光上下能级波尔兹曼分布分数f1、f2作为温度的函数引入激光速率方程,分析了低温下的小信号增益和激光阈值的变化规律。搭建了激光低温冷却系统,研究了在不同晶体温度下946nm激光的输出性能。在210K时获得了最大平均功率165mW的激光输出,相比于常温下斜效率提高了71%。观察到并分析了温度低于190K时1061nm增益增强的现象。为高功率高效率的946nm准三能级激光的研究提供了有益参考。