全固态调Q激光器具有全固化、体积小、泵浦效率高等特点，在激光通讯、遥感探测、工业加工、军事、医疗等领域有着广泛的应用前景，受到人们极大的关注。本论文根据全固态调Q激光的运转特性，分别建立了掺Cr⁴⁺饱和吸收体被动调Q、GaAs被动调Q以及声光主动调Q等单调Q激光器的归一化速率方程新模型，建立了声光一掺Cr⁴⁺饱和吸收体和声光—GaAs主被动双调Q以及掺Cr⁴⁺饱和吸收体—GaAs双被动调Q等双调Q激光器的归一化速率方程新模型；运用新的速率方程模型对以上几种全固态调Q激光的脉冲能量、峰值功率及脉冲宽度等输出特性做了优化研究，得出了其在输出特性最佳化条件下的关键性能参数，并在实验中得到了验证。得出的最佳化参数对全固态调Q激光器的设计具有重要的参考价值。论文的主要研究工作及创新点包括：Ⅰ在同时考虑GaAs饱和吸收体的单光子吸收和双光子吸收的情况下，首次建立了描述GaAs被动调Q激光运转特性的归一化速率方程新模型，并利用Lagrange常数法对GaAs被动调Q激光器的脉冲能量以及峰值功率做了最佳化研究，给出了其最佳脉冲能量和峰值功率与输出镜的反射率和GaAs的小信号透过率之间的关系；测量了LD泵浦GaAs被动调Q Nd：YVO₄激光在一定泵浦功率下不同输出镜反射率、不同GaAs小信号透过率的单脉冲能量、峰值功率，并对实验结果与理论结果进行了比较，最佳化结果与实验结果相符。（第二章）Ⅱ在考虑主动调Q开关的开关时间的情况下，首次给出了慢主动调Q激光器的归一化速率方程新模型，对慢主动调Q激光器的脉冲能量做了最佳化研究，给出了其最佳脉冲能量与输出镜的反射率和主动调Q开关的开关时间之间的关系，并给出了在最佳输出能量情况下的峰值功率和脉冲宽度。（第三章）Ⅲ对LD泵浦掺Cr⁴⁺饱和吸收体被动调Q激光进行了理论和实验研究，在考虑腔内光子数密度以及激活介质反转粒子数密度、饱和吸收体基态粒子数密度和泵浦光的横向Gaussian空间分布情况下，首次建立了描述LD泵浦掺Cr⁴⁺饱和吸收体被动调Q激光运转特性的归一化速率方程新模型，并首次运用该模型对掺Cr⁴⁺饱和吸收体被动调Q激光器的脉冲能量、峰值功率以及脉冲宽度做了最佳化研究，给出了其最佳性能参数与激活介质、掺Cr⁴⁺饱和吸收体、光子数空间分布以及谐振腔的关系；测量了LD泵浦Cr⁴⁺：YAG被动调Q Nd：YVO₄激光在一定泵浦功率下不同输出镜反射率、不同Cr⁴⁺：YAG小信号透过率的单脉冲能量、峰值功率以及脉冲宽度，并对实验结果与理论结果进行了比较。（第四章）Ⅳ对LD泵浦声光—掺Cr⁴⁺饱和吸收体主被动双调Q激光进行了理论和实验研究，考虑腔内光子数密度以及激活介质反转粒子数密度、饱和吸收体基态粒子数密度和泵浦光的横向Gaussian空间分布，并且考虑声光调Q开关的开关时间，首次给出了描述声光—掺Cr⁴⁺饱和吸收体主被动双调Q激光脉冲输出性能的归一化速率方程新模型，对声光—掺Cr⁴⁺饱和吸收体主被动双调Q激光器的脉冲能量、峰值功率做了最佳化研究，给出了其最佳性能参数与激活介质、掺Cr⁴⁺饱和吸收体、光子数空间分布以及谐振腔的关系；测量了LD泵浦声光—掺Cr⁴⁺饱和吸收体主被动双调Q Nd：YVO₄激光在一定泵浦功率下不同输出镜反射率、不同掺Cr⁴⁺饱和吸收体小信号透过率的单脉冲能量、峰值功率以及脉冲宽度，并对实验结果与理论结果进行了比较；最佳化结果与实验结果相符。（第五章）Ⅴ对LD泵浦声光—GaAs主被动双调Q激光进行了理论和实验研究，考虑腔内光子数密度以及激活介质反转粒子数密度、饱和吸收体基态粒子数密度和泵浦光的横向Gaussian空间分布，考虑声光调Q开关的开关时间，并且同时考虑GaAs饱和吸收体的单光子吸收和双光子吸收的情况下，首次给出了描述声光—GaAs主被动双调Q激光脉冲输出性能的归一化速率方程模型，对声光—GaAs主被动双调Q激光器的脉冲能量做了最佳化研究，给出了其最佳性能参数与激活介质、GaAs饱和吸收体、光子数空间分布以及谐振腔的关系；测量了LD泵浦声光—GaAs主被动双调Q Nd：YVO₄激光在一定泵浦功率下不同输出镜反射率、不同GaAs小信号透过率的单脉冲能量、峰值功率以及脉冲宽度，并对实验结果与理论结果进行了比较；最佳化结果与实验结果相符。（第六章）Ⅵ对LD泵浦掺Cr⁴⁺饱和吸收体—GaAs双被动调Q激光进行了理论和实验研究，考虑腔内光子数密度以及激活介质反转粒子数密度、饱和吸收体基态粒子数密度和泵浦光的横向Gaussian空间分布，同时考虑GaAs饱和吸收体的单光子吸收和双光子吸收的情况下，首次给出了描述掺Cr⁴⁺饱和吸收体—GaAs双被动调Q激光脉冲输出性能的归一化速率方程模型，对掺Cr⁴⁺饱和吸收体—GaAs双被动调Q激光器的脉冲宽度做了最佳化研究，给出了其最佳性能参数与激活介质、掺Cr⁴⁺饱和吸收体、GaAs饱和吸收体、光子数空间分布以及谐振腔的关系；测量了LD泵浦掺Cr⁴⁺饱和吸收体—GaAs双被动调Q Nd：YVO₄激光在一定泵浦功率下不同输出镜反射率、不同掺Cr⁴⁺饱和吸收体以及GaAs饱和吸收体小信号透过率的单脉冲宽度，并对实验结果与理论结果进行了比较；最佳化结果与实验结果相符。（第七章）