激光诊断、激光雷达、激光加工等领域对大能量、高重频的固体激光器系统有着日益迫切的需求,但是处于高功率运转状态下的激光器,热效应逐渐加剧,导致光斑畸变、光束自聚焦等现象的产生,限制了激光器输出性能的进一步的提升。因此,解决激光器高功率输出时的热效应问题及避免光学元件损伤,对于提升固体激光器的性能具有重要意义。电光调Q技术是获取高重频、窄脉宽激光输出的常用技术手段,因此本文在振荡级采用电光调Q来获取性能优异的种子光。通过四能级速率方程理论对振荡级的调Q工作过程进行分析,推导出峰值功率、单脉冲能量、激光脉宽等输出参量的表达式,然后基于MOPA放大理论讨论了种子光在小信号和大信号时的能量放大情况。为解决目前商用未优化侧泵模块增益分布不均匀和高功率工作下热效应严重的问题,对LD侧泵模块工作晶体内部的增益分布进行优化,设计了增益分布均匀化的新型LD侧泵模块,并与商用未优化侧泵模块的热透镜焦距进行了对比。结果表明:在相同的实验条件下,新型侧泵模块的热透镜焦距是未优化侧泵模块的2倍,初步验证了增益分布优化对侧泵模块热效应的缓解作用。研究了基于新型侧泵模块激光器的静态输出性能,利用掺杂浓度0.3at.%的Nd:YAG晶棒,获得了最高平均输出功率71 W的1064 nm激光静态输出,光-光效率为29%,斜率效率为43%;在同样的实验条件下,采用1.1 at.%Nd:YAG晶棒,静态输出功率提升至78 W,光-光效率为31%,斜率效率47%,输出光强呈近平顶分布。激光晶体的表面损伤是限制固体激光器性能提升的关键问题之一。由于晶体的表面损伤是一个很复杂的过程,会受多种因素影响,例如入射激光的功率密度、晶体表面的光学质量、入射激光的光强分布情况、周围环境的洁净度等,因此少有文献报道激光晶体的损伤阈值。本论文基于LD侧泵Nd:YAG激光器,通过对功率密度公式添加比例系数,获得实验条件下晶体棒端面膜层在激光脉宽～25 ns时的损伤阈值为440 MW/cm~2,进而为后续实验提供了数值参考,可有效避免光学元件损伤的问题。为研究增益分布优化侧泵模块的动态激光输出性能,基于新型LD侧泵模块分别进行了低掺杂浓度增益介质的调Q输出实验和高掺杂浓度增益介质的调Q输出实验。当晶体棒Nd3+掺杂浓度为0.3 at.%,在500 Hz的调Q重频下,采用新型LD侧泵模块进行动态输出,实现了脉宽33 ns、单脉冲能量14 m J、峰值功率415 k W的激光输出,相比于未优化LD侧泵模块的实验结果,其单脉冲能量提升了17%。采用1.1 at.%Nd:YAG晶体棒作为新型侧泵模块的增益介质进行调Q输出实验,获得了最短脉宽36 ns、最大单脉冲能量9 m J、最高峰值功率237 k W的激光输出。为进一步提升振荡级输出能量,将环形增益的新型LD侧泵模块作为放大级开展一级单程放大实验和一级双程放大实验。一级单程放大后的重频、脉宽、单脉冲能量、峰值功率分别为500 Hz、28 ns、15 m J、534 k W,输出光斑的空间光强开始趋于均匀化分布;一级双程放大的重频、脉宽、单脉冲能量、峰值功率分别达到500 Hz、28ns、19 m J、674 k W,并且经过双程放大后的光斑中心区域没有出现高功率强点,整体强度为近平顶分布。