自1960年激光器问世以来,在将近60余年的发展历程中,激光器在军事、工业、医疗、科研等领域的应用一直是世界主要国家所追求的研发热点,并且这一趋势近年来愈加明显。就激光器本身而言,输出功率及光束质量是决定其应用前景的首要条件。二极管泵浦薄片激光器,采用圆形薄片增益介质,是一种能同时实现高功率、高效率和高光束质量的激光器设计方式。薄片激光器设计方式能够高效率地运行在脉冲工作状态下,可以作为Q开关激光器或激光放大器。在超短脉冲的产生和放大中也能实现高平均功率和高效率。因此本文针对大口径高功率薄片介质光束像差综合分析及控制开展如下的研究工作。（1）在分析薄片介质的热致像差的基础上,讨论了由于热膨胀和热致折射率改变引起的通过薄片的光程改变所造成的相位畸变,建立了非稳腔内局部强点模型,建立了薄片介质泵浦与非泵浦区域边界的波前畸变分析方法,并分析了薄片介质的边缘效应。为分析大口径薄片介质像差特性奠定了基础。（2）分析了像差在正支共焦非稳腔内的演化,讨论了光线在非稳腔内多次往返后的像差演化分析方法,通过数值模拟得到4片介质串接的正支共焦非稳腔内像差传输演化结果,并对离焦像差的校正进行了计算,最后通过快速傅里叶变换获得非稳腔输出光束的场分布。（3）针对非稳腔内复杂的像差扰动,综合采用多种措施在激光起振前最大程度的预先对静态像差进行校正。通过数值模拟与实验研究,从冷却器材料力学与结构特征对波前畸变的影响特性出发,分析了冷却器对薄片介质波前畸变的影响特性;在分析薄片镀膜畸变机理的基础上,分析了薄片正面镀膜对畸变的校正方法,并开展了实验研究;基于像差泽尼克（Zernike）多项式本质特征的研究,提出了薄片激光器腔内像差的自校正方法,可以在不插入任何其他辅助校正元件的情况下减少系统的静态像差,为激光起振阶段的动态像差校正奠定良好基础。（4）提出基于近场光斑采样的光轴探测方法,避免了光轴偏移量受到腔内像差的影响,致使光轴偏移探测结果偏离真值,从理论上证明了基于近场光斑采样的光轴偏移探测结果与像差的无关性,并从实验上证明了在小像差条件下的探测等价性;基于近场光斑采样的光轴探测技术,结合腔内往返探测技术对光轴倾斜进行有效的校正,从而实现稳定的功率输出。（5）提出往返探测的腔内像差主被动相结合的校正方法,开展了7片大口径薄片介质串接非稳腔实验研究。校正后,在200Hz重复频率泵浦条件下实现5.4k W激光输出,光束质量β=6.8,较校正前的β=32,光束质量得到大幅改善;在500Hz重复频率泵浦条件下,实现了单脉冲能量大于20J（平均脉冲能量22.3J）,光束质量β=5.5～7.5的激光输出。