固体激光器在国防建设、国民经济、科技研发及日常生活等领域均有广泛应用,薄管激光增益模块是固体激光器中实现高光束质量和高平均功率激光输出的关键器件。随着激光器不断向高功率和小型化方向发展,给薄管激光增益模块的机电液一体化设计提出了更高的要求,本文从理论分析、设计和试验等方面开展薄管激光增益模块研究,主要研究内容如下:（1）根据激光传输对薄管装调、冷却、密封和供电要求,确定了薄管激光增益模块的总体结构方案,选定了薄管、泵浦等结构布局和技术参数、制定了光路传输和热管理方案。（2）设计了泵浦模块和增益介质模块的结构。泵浦模块采用一通六冷却流道,解决了LD模块冷却的问题。为了保证激光的高质量输出,设计了光学镜片低应力夹持结构,以及锥面定心,端部调整的双薄管对中调整结构,实现了双薄管20μm同轴度装配要求。（3）为了消除增益模块的热效应引起的热透镜、应力、退偏和双折射等不良效应,设计了薄管内外壁冷却流道,建立了冷却流道理论模型,分析了薄管激光增益介质径向和轴向温度分布情况。结果显示在稳态时,增益介质的径向和轴向温度分布均呈现线性关系,在内壁和外壁冷却水流速分别达到2 m/s和1 m/s以上时,温度分布最均匀,为激光器的冷却水供给提供了依据。（4）搭建了薄管内壁冷却工况试验系统,分析了影响薄管冷却效果的相关因素,结果显示薄管增益介质供水冷却时,冷却水流量是影响冷却效果的关键因素,冷却水流量越大,冷却效果越好,压强对冷却效果影响较小。通过以上研究,本文完成了薄管激光增益模块的结构设计与装配,解决了光路传输对薄管装调、冷却、密封和供电要求,实现了薄管激光增益模块高功率和小型化设计目标。