本文研究了激光二极管泵浦固体激光器的若干问题。激光晶体吸收的泵浦光能量中部分转化为热能,产生热耗,引起晶体的热效应。激光晶体的热效应是影响DPL功率、空域、时域、频域等特性的重要因素。本文研究的重点是激光晶体空域和时域热效应以及其对激光器性能的影响;本文还讨论了声光调Q激光器脉冲的产生、形态和输出特性;研究了激光二极管端面泵浦峰值功率百千瓦级紧凑型声光调Q Nd:YAG激光器设计方法并设计了软件。论文主要内容分为四部分:论文第一部分,对晶体内空间非均匀分布的热耗及散热状况进行了综合研究,采用解析法和有限单元法分析了泵浦光空间分布对晶体内温度分布和热致畸变的影响。在端面泵浦条件下,研究了晶体热透镜的球差效应;偏心泵浦对晶体内热效应和热致畸变的影响。在侧面泵浦条件下,研究了晶体内泵浦光空间分布的影响因素,晶体的热致畸变规律。研究结果表明:由温度梯度导致的热透镜不能简单的采用理想透镜等效,热透镜焦距随晶体径向位置而改变;当平行光入射晶体后,不同径向位置的出射光不能汇聚在光轴上同一点,在不同轴向位置处观察到的出射光呈弥散斑;晶体的衍射损耗受泵浦光与振荡光半径之比、泵浦功率以及超高斯泵浦光阶数的影响;当偏心泵浦时,晶体的热致畸变效应发生了偏移;随着偏心度的增大,晶体端面温度最高值的位置逐渐移动且最高值下降。研究了激光晶体的散热技术,理论和实验研究了多种热沉内的热传导问题,包括热沉的材质、结构及散热方式;重点研究了晶体和热沉之间的热传导问题,将铟箔、银箔、铝箔和碳纳米管等分别作为晶体和热沉之间填充材料进行了实验研究,由于材料热传导性和延展性的差异,采用银箔获得最佳实验结果。论文第二部分,研究脉冲激光二极管泵浦激光器中激光晶体的时变热效应,着重讨论短脉冲、长周期泵浦状态下热效应的时变过程。研究中引入晶体的热弛豫时间并分析其影响因素;分析了激光晶体的热波动对谐振腔的影响;提出了几种基于激光晶体热效应的调Q方式。研究结果表明:晶体温度时变过程,受泵浦光、晶体特性和散热条件影响,温度上升过程主要受泵浦光和晶体掺杂浓度的影响;下降过程主要受晶体尺寸、热物性参数以及散热条件的影响。在周期性脉冲泵浦条件下,晶体中温度最终呈周期性变化,温度梯度周期性波动,并且受到热弛豫时间的影响。强烈的热弛豫变化,引起晶体的温度、折射率、热透镜和谐振腔急剧变化,使得整个脉冲过程中,受热透镜影响的谐振腔结构始终随时间变化,上述现象在短脉冲、长周期即低时间占空比的脉冲激光器中表现更加严重。论文的第三部分,研究了腔内倍频声光调Q Nd:YAG激光器中的若干问题,包括输出激光脉冲的形成过程及影响因素;完全相位匹配时KTP晶体长度和谐振腔参数对激光输出的影响;KTP晶体的热效应对相位匹配的影响;考虑到完全相位匹配较难实现,本文研究了相位失配的程度对激光输出的影响。结果表明:倍频过程加剧了激光脉冲的时域非对称性;基频光功率提高使KTP晶体温度升高、折射率改变及相位失配程度加剧,导致倍频效率下降。论文的第四部分,基于自适应调整算法,完成了激光二极管端面泵浦峰值功率百千瓦级紧凑型声光调Q Nd:YAG激光器的综合设计软件。该软件具有反向设计功能,在用户窗口输入峰值功率、脉冲宽度、重复频率及光束质量因子等激光器性能参数,运行软件可获得泵浦光功率、腔长、泵浦光半径、输出镜透过率和曲率半径等激光器参数;并可进行晶体热效应分析,绘制激光脉冲波形。该软件还具有正向设计功能,在用户窗口输入上述激光器参数,运行软件亦可给出相应激光器性能参数。