全固体激光具有能量高、寿命长、方向性好、单色性和相干性强等特点,已成为国际激光产业新的开发及应用热点。本论文以“LD侧面泵浦腔内倍频全固态准连续绿光激光器”为研究中心,对激光工作物质内增益分布特性、温度分布特性、热透镜效应、热致双折射效应的原理及特点进行了研究;研究了大功率全固体激光谐振腔的动态特性;对采用内腔倍频方式工作的“LD侧面泵浦双棒串接腔内倍频全固态准连续185W绿光激光器”进行了系统的实验研究,并对其实现产品化进行了理论分析和实验研究。论文工作的主要成果如下:1、回顾了全固态激光器的发展过程,综述了国内外绿光激光器的研究进展。2、为发展大功率全固体绿光激光器,这里回顾了全固体激光器的理论基础。基于速率方程理论,对于侧面泵浦腔内m个横模振荡的稳态方程进行了研究;通过对激光二极管泵浦的全固态主动调Q脉冲激光器速率方程的分析,讨论了影响脉冲激光器输出能量、峰值功率、脉冲宽度及波形的因素。介绍了声光调Q原理及器件的基本结构。利用非线性光学耦合波方程,讨论了非线性晶体受基波辐射极化产生二次谐波以及和频产生的机理。分析了影响激光器倍频效率的主要因素。3、分析了侧面泵浦激光介质中的温度分布,研究了引起热透镜效应的几种因素,给出了大功率泵浦条件下的热透镜焦距随泵浦电流的变化趋势。研究了固体激光棒中的热应力分布,应力双折射的起因及其补偿方案。针对实验目标和实验条件,研究了适于大功率运行的激光谐振腔结构及其稳定性,讨论了双棒串接V型折叠腔的像散及其控制问题。4、从理论上研究了腔内倍频非线性晶体的热效应。利用ABCD传输矩阵,在模式匹配以及像散补偿的原则下,对于折叠腔的动态特性以及像散因素进行了分析。通过优化谐振腔参数,使谐振腔具有热透镜不敏性,有效地控制了折叠腔具有的像散。针对实验目标和实验条件,选用声光调Q开关,采用Ⅱ类临界相位匹配HGTR-KTP腔内倍频,在实验中得到平均功率达96W的脉冲绿光输出,测量了绿光输出的波形及脉冲宽度。5、采用传输矩阵从理论上研究了具有双热透镜的V型固体激光腔。分析了谐振腔在高功率运行时的动态特性,设计了一个能够稳定工作于更宽泵浦电流范围内的谐振腔。实验中采用两个LD侧面泵浦模块、Ⅱ类临界相位匹配HGTR—KTP晶体腔内倍频、双声光调Q技术,在两个半导体模块泵浦电流均为21.6A时,获得了185.21W准连续绿光激光输出,2小时内输出不稳定度小于2.55%。对所开发的大功率绿激光的进行了实际应用研究,通过单光纤耦合输出技术,采用高损伤阈值单芯光纤激光耦合输出模块,引导光纤输出绿光激光平均功率高于120W,对动物组织进行了试验,为在相关领域中开发医用激光技术打下了基础。