目前不同类型的定向高能激光应用对体积小、重量轻、结构紧凑的高能激光器的需求日益增长。它们要求激光器不但输出能量/功率要大，而且要求光束质量要好，能最大限度地将能量/功率集中到目标上。这样的要求决定了在高能激光器的设计研制中应采取一些特殊的技术方法和手段。例如高能激光器大多采用非稳定谐振腔，以获得大的能量或功率输出，同时也可改善光束的质量。本文通过对国内外相关研究的大量调研，以闪光灯抽运的双板条钕玻璃激光器系统为研究对象，从理论和实验上探索了实现高光束质量的高能激光器的一些关键技术。其主要研究内容包括：　　 (1)本文根据新型双板条激光器几何结构的特征，设计了适合其用的离轴混合腔。根据实验，理论计算出系统的最佳耦合输出率，优化设计离轴混合腔的参数，确保谐振腔有最佳耦合输出和最高抽取效率。另外还对这种离轴混合腔双板条激光器的输出特性进行了理论计算。分析了波面畸变对输出光束质量的影响，并与常规双板条激光器进行了比较。结果表明在激光器重复频率工作有热畸变存在时，这种新型双板条离轴混合腔激光器可以实现波面畸变的自补偿，获得更好的输出光束质量。　　 (2)研究了对高能激光光束质量的评价标准和测试方法。本文结合所研究的激光器的特点，提出用远场发散角和桶中功率曲线(PIB)来评价实验中输出光束的质量。研制了一种基于二维面阵CCD的光束质量诊断系统。它可以在激光器重复率工作时实时采集到激光器输出光束经聚焦后在焦点附件的一系列光斑参数，通过相关软件对光斑参数进行分析计算，可以得到发散角、光束剖面图、桶中功率曲线以及三维光强分布的情况。该诊断系统的特点是既能测量连续激光器的光束质量，又能测量重复率、脉冲激光器的光束质量。同时该系统还具有结构简单，稳定，实用的特点。用这装置测量了离轴混合腔双板条激光器的输出光束质量。当输出能量为158.07J时，两个方向上的远场发散角分别为θx=1.67mrad和θy=2.34mrad，包含了86.5％的能量；　　 (3)本文实现了平平腔、共轴混合腔、离轴混合腔的双板条激光器的运转。测量了它们各自的一些输出特性。实验结果表明，离轴非稳腔虽然阈值最高，但是其效率却也最高。在板条宽度方向上，光束发散角以及桶中功率曲线都优于其他两种腔型。并且在这个方向上，光束发散角随输出能量的增加变化最小。在离轴非稳腔运转的情况下，获得最高158.07J的输出，斜效率为0.65％.随着输出能量的增加，输入-输出曲线没有出现平顶或下弯的趋势，可见该激光器的输出随输入增加可进一步提高。