全固态拉曼激光器具有体积小、效率高、寿命长、光束质量好等优点,是丰富和拓展激光频率范围,促进激光医学、生物学及军用激光技术等领域发展的有力途径。论文主要从理论上对多阶次Stokes光的级联振荡及增益竞争进行深入研究,并对一阶Stokes拉曼激光进行初步实验研究。主要研究目的是建立多阶次拉曼激光理论模型,并通过数值模拟分析Stokes光间增益竞争问题,为高效、高功率固体拉曼激光提供理论指导。在理论研究过程中,利用非线性极化理论、三阶非线性方程以及光学耦合波方程,解释了经典理论中受激拉曼散射原理和高阶级联拉曼散射原理,并推导了受激拉曼散射极化率及增益系数。本文还总结并对比了常用固体拉曼频移介质的特性。基于四能级激光速率方程的理论,建立了一阶、二阶、三阶Stokes拉曼激光器以及一阶Stokes倍频拉曼激光器的速率方程。利用Matlab软件数值求解速率方程并模拟了谐振腔内Stokes光建立的动力学过程,分析了激光能量的转移机制,进而从理论上阐述了多阶次及和频拉曼激光增益竞争产生的机理。基于矩阵光学理论,利用Matlab软件设计和优化了谐振腔,模拟计算了级联耦合谐振腔中反射镜不同曲率半径组合下的光斑束腰半径、稳定性因子随腔长的变化以及在腔内不同位置处基频光和拉曼光的光斑大小,获得了针对提高输出光能量的谐振腔优化方案。在实验研究过程中,本文使用880nm的半导体激光器作为声光调Q Nd:YVO₄/YVO₄激光器的泵浦源,通过端面泵浦Nd:YVO₄激光晶体,获得了1064nm的基频光振荡,并利用YVO₄拉曼晶体的受激拉曼散射效应,实现了1176nm的一阶Stokes拉曼光输出。采用三种不同镜子曲率半径组合,研究了泵浦功率和重复频率对平均输出功率以及脉宽的影响。在LD泵浦功率为10.1W以及重复频率为30kHz的条件下,获得了最大平均输出功率为59mW的一阶Stokes拉曼光。当泵浦功率为2.1W,重复频率为10kHz时,泵浦功率阈值达到最小值2.145W。当泵浦功率大于6.98W时,脉冲宽度稳定在6ns左右。