高功率激光二极管泵浦固体激光器是近年来国际上发展最快、最有发展潜力的新型激光器之一。具有寿命长、结构紧凑、工作稳定、高效率等优点，目前已成为国际上新型固体激光器的研究和发展热点。这种激光器由于采用了窄光谱的半导体激光器代替了传统的氪灯或氙灯作为泵浦源，大大提高了系统的效率和可靠性，改善了光束质量，被称为激光史上的一次革命。随着大功率半导体激光器技术的不断完善和发展，高功率二极管泵浦固体激光器已经成为国内外学者的研究热点，这些研究主要集中在如何有效地提高激光输出功率和改善激光光束质量方面，其中最主要的障碍来自激光晶体的热效应。本文以Nd∶YVO₄／YVO₄键合晶体为研究对象，系统地研究了晶体热效应，对比了传统晶体和键合晶体的热性能，在精确求解晶体内温度及温度场分布的基础上，求出晶体热焦距，进而精确设定激光腔各参数，实现SESAM连续锁模Nd∶YVO₄／YVO₄键合晶体激光器，主要内容及创新点如下：1、在端面泵浦固体激光器中，泵浦光被聚焦到激光晶体中心很小一个区域（大约200～400μm），使得这个区域功率密度极大，从而导致严重的热形变，应力双折射，甚至引起晶体破裂。这篇论文根据Nd∶YVO₄激光晶体热传导各向异性特点，首次对二极管端面泵浦Nd∶YVO₄／YVO₄键合晶体激光器中的热效应进行了详细的理论模拟和实验研究。精确求解晶体内温度分布，得出晶体热焦距，与实验测量吻合很好。研究中发现，复合晶体也可以有效地降低激光晶体的温度，从而大大改善了晶体的热透镜效应，提高激光的输出功率，改善光束质量。在理论计算基础上，设计四镜折叠腔激光器，研究Nd∶YVO₄／YVO₄键合晶体基频特性，在泵浦功率16.5W时，得到1064nm激光输出9.87W，光光转换效率达到60％。2、首次利用Nd∶YVO₄／YVO₄键合晶体作为激光晶体，以透射式LT-GaAs为锁模器件，对其调Q锁模特性进行实验研究。实现了100％调Q锁模。全面系统记录并分析了演化过程中的各个阶段，获得最大平均输出功率2.2，光光转换效率15.7％的调Q锁模脉冲。3、介绍了透射式被动锁模器件LT-InGaAs基本结构，首次利用Nd∶YVO₄／YVO₄键合晶体作为激光晶体，对其锁模特性进行实验研究。得到理想实验结果：激光器调Q的运转阈值为2W；当泵浦功率为3.1W时，激光器出现调Q锁模行为；当泵浦功率为5.6W时，调Q锁模深度达到100％，对应的脉冲包络重复频率为62.5kHz，半峰全宽为600ns；增大泵浦功率至6W时，实现稳定的连续锁模激光输出，单脉冲半峰全宽为5.1ps，脉冲重复频率113MHz。在泵浦功率为12W时，激光器平均输出功率2.29W，光光转换效率为19.1％。4、首次设计出单端输出SBR被动锁模Nd∶YVO₄／YVO₄激光器，弥补了传统激光器双光束输出的缺点。实验中得到稳定的1064nm连续锁模激光输出，采用透射率为3％、10％的耦合输出镜，在注入功率为10W时，分别得到1.6W与2.5W的平均输出功率，光光转换效率分别为16％、25％。5、Nd∶Y_xGd_1-xVO₄晶体的荧光线宽（一般大于2nm）约是Nd∶YVO₄（或Nd∶GdVO₄）的两倍，同时Nd∶V_xGd_1-xVO₄还具有相对较小的发射截面和较大的上能级寿命，特别适合用于锁模激光器的增益介质。采用LT-InGaAs作为锁模元件兼输出镜，设计出四镜折叠腔激光器，研究了Nd∶Y_xGd_1-xVO₄激光器的调Q锁模（QML）及锁模（ML）特性，在泵浦功率为6W时，得到稳定的连续锁模激光输出，单脉冲半峰全宽5.1ps，脉冲重复频率113MHz，激光器连续锁模平均输出功率1.49W；在泵浦功率为12W时，激光器平均输出功率2.29W，光光转换效率为24.8％。