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激光二极管(Laser Diode)抽运固体激光器性能稳定、寿命长久、成本低廉、结构紧凑，在医疗研究、材料加工、科研、军事等领域有着广泛应用。通常，由于高亮度种子源的输出功率极低，需要采用主控振荡功率放大结构(Matser Oscillator Power Amplifier，MOPA)来产生高功率高光束质量的激光输出。对于功率一般在毫瓦量级的种子源，可以采用多级光纤预放大，提升到瓦量级，再通入侧泵或者端泵结构中放大。然而多级光纤预放结构复杂，而且由于种子光在光纤中传播时的的光学损伤，以及光纤中的各种非线性效应，使得通过多级光纤预放获得高峰值功率的脉冲激光输出比较困难。近几年，单通和多通固体增益介质可以用来放大低功率种子源，并在国际上已经引起了比较大的关注。 本论文对采用Nd∶YVO4板条晶体直接放大低功率种子源进行了实验研究，以替代MOPA结构中的多级光纤预放，获得结构紧凑、寿命长、成本低、性能稳定的高增益、高光束质量的全固态激光放大器。 与板条结构放大高功率种子光相比，板条晶体直接放大小信号种子光可以获得更高增益，直接将毫瓦量级的种子光提升到瓦量级。但是在小信号种子光入射时，由于提取效率较低，热转换系数与大信号光提取时相比，会大幅提高。这使得增益介质内热效应严重，影响Nd∶YVO4晶体的增益，同时热透镜和热畸变也会改变种子光的传输特性，导致输出激光光束质量退化。本文分析了板条晶体内的温度梯度分布，利用板条泵浦面垂直方向线性温度梯度引起的轴棱镜结构，提出了一种测量板条晶体热转换系数的新方法，并采用有限元分析软件ANSYS模拟板条温度分布，以及通过热像仪实际测量板条温升，来验证轴棱镜模型的准确性。实验结果表明，0.1mW种子光和1W种子光提取时，热转换系数分别为0.37和0.28，泵浦光功率55W时，两种情况下板条最大温升相差16K。小信号提取情况下，泵浦功率过大时，板条内温升较高，引起Nd∶YVO4晶体增益下降，同时放大的自激辐射(Amplified Spontaneous Emission，ASE)严重，水平和垂直方向的热致畸变随着泵浦功率线性增加，影响输出激光的光束质量。因此Nd∶YVO4板条晶体直接放大小信号种子光时，不宜使用过高的泵浦功率。基于Nd∶YVO4板条晶体的小信号种子光直接放大结构，种子光光束质量为M2=1.2，在抽运功率50W，种子光功率0.1mW时，单通放大，得到了1.8W的激光输出，增益为43dB，光束质量Mx2=1.30，My2=1.28，在泵浦光功率55W时，0.1mW种子光双通放大，得到了4.39W的激光输出，增益为46dB，光束质量Mx2=1.42，My2=1.38，同样在泵浦光功率55W时，0.1mW种子光三通放大，得到了9.26W的激光输出，增益为50dB，光束质量Mx2=1.50，My2=1.48。