高速摄影在对高速运动目标的姿态、激光加工过程、化学反应过程等一些快速过程的研究起着非常重要的作用,应用前景十分广阔。在高速摄影中,对照明光源的要求很高,光源的亮度直接影响到摄影的质量。高频电光调Q激光是高速摄影中优选光源之一,本文就满足高速摄影,以Nd:YAP作为激光工作物质的激光系统开展了一系列研究。首先,在研究了Nd:YAP晶体特性、能级结构、吸收光谱、热效应等基础上,为了深入了解Nd:YAP作为工作物质激光器的特性,用图解法设计LD泵浦Nd:YAP连续运转激光器,获得了重要参数和数据。在此基础上,开展了灯泵脉冲Nd:YAP激光器理论及实验研究。设计了灯泵浦脉冲运转激光器和变换频率为100k Hz的恒流充电电源,并对影响激光输出稳定性的充电精度进行了深入的探讨。研制成功了输出脉冲能量350m J,重复频率1Hz,脉冲宽度500μs,输出波形为方波的Nd:YAP激光器。其次,在激光器研制成功的基础上,以四能级系统模型为基础,求解四能级调Q速率方程,结合泵浦条件,获得了重复频率与调Q激光器输出特性之间的关系。测出重复频率在50-150k Hz范围内的激光输出能量、建立时间、脉冲宽度的试验曲线,设计了高频电光调Q系统。由于高频调Q激光输出稳定性是一直以来最难解决的关键问题,本文对弹光效应等因素进行了深入分析,采用了有效方法来产生稳定的激光脉冲,实现了脉冲透射式(PTM)调Q,频率为150k Hz的脉冲序列。最后,在单级调Q激光器研究的基础上,为了满足高速摄影对光源功率的要求,设计了两级激光放大器,研制完成了由一级本振加两级放大的激光系统。并通过倍频的,获得了波长为0.532μm,输出能量为1J的激光输出。对激光输出能量的不稳定性进行理论与试验研究,解决各类不稳定因素,使激光输出的能量和稳定性均达到高速摄影的要求。通过对高速运动目标进行同步摄影实验,证明该高频调Q激光系统完全满足高速摄影对光源的要求。