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激光二极管（LD）泵浦的全固态激光器是新一代理想的相干光源,因具有效率高,结构紧凑,输出稳定、寿命长等优点和广阔的应用前景,近几年备受国内外激光界重视。本论文以Nd:KGW晶体为研究对象,从理论和实验两方面研究了全固态Nd:KGW激光器的热效应和激光输出特性。其主要内容概括为:1.简要介绍了LD泵浦激光器的主要性质、优点、应用以及发展现状;概述了激光晶体在抽运过程中普遍表现出的热效应以及解决方法;说明了LD端面泵浦Nd:KGW激光器热效应的研究背景和意义。2. LD端泵矩形截面Nd:KGW激光晶体热效应基本理论的分析。根据Nd:KGW晶体热传导各向异性的特点,建立了晶体的热传导模型,对LD端泵Nd:KGW晶体的热效应进行了详细的理论模拟和实验研究;通过合理的求解泊松方程,得到晶体内部温度分布图,计算了Nd:KGW晶体由端面形变引起的光程差和总的光程差,进而计算出不同抽运功率下的热焦距。计算结果表明,当抽运功率10W,抽运光斑半径ωp=350μm时,激光晶体端面温度最高达到了255℃.由端面形变引起的光程差占总光程差的74%,说明对于Nd:KGW晶体端面形变是导致热透镜效应的主要因素。并分析了不同掺杂浓度和泵浦光斑半径对Nd:KGW晶体热效应的影响。3. LD端泵矩形截面Nd:KGW激光晶体热效应的实验研究。基于谐振腔的稳定性理论,实验测量了LD端泵Nd:KGW激光器的热焦距,与理论值比较吻合;以空间相关的四能级速率方程理论为基础,对LD端面泵浦的固体激光器输出特性进行了理论分析;在热效应研究成果的基础上,优化谐振腔参数、合理设计腔型,通过实验对LD端面泵浦Nd:KGW激光器的基频1064nm输出进行了系统研究,分析了不同掺杂浓度、不同的输出镜透过率、不同的泵浦光斑半径对基频1064nm光输出特性的影响。最后在泵浦功率为3.14W时,得到1.24W的1064nm连续波输出,光—光转化效率为38.9%,斜效率为41.8%。4. LD端泵Nd:KGW/KTP腔内倍频激光器的理论和实验研究。在直腔倍频实验中,当抽运功率为3.13W时,获得了153mW的绿光输出,光—光转化效率为4.9%,抽运阈值为185mW;为了进一步提高绿光转化效率,根据ABCD矩阵,计算了谐振腔参数,选取了更有利压缩KTP上光斑半径的V腔进行倍频。当泵浦光功率为3.13W时,获得了231mW的绿光,泵浦光到绿光的转换效率为7.4%,泵浦光阈值功率约为288mW;与上面直腔倍频实验结果进行对比发现,采用V型谐振腔压缩倍频晶体内的光束尺寸,提高了功率密度。最终导致倍频光输出功率增加,使光—光转化效率提高了2.5个百分点。5. LD端泵Nd:KGW晶体Cr4+:YAG被动调Q的理论和实验研究。给出了Cr4+:YAG被动调Q的理论模型,数值求解LD端泵Nd:KGW晶体Cr4+:YAG被动调Q的速率方程组,获得了输出激光的脉冲宽度、峰值功率及单脉冲能量随泵浦功率的变化特性,模拟了1064nm激光的输出波形,所得结果与实验较为吻合;泵浦功率为3W时,实验获得了脉宽为57.6ns,重复频率为21.32KHz,峰值功率为312W的输出脉冲。