激光雷达在无人驾驶、地形测绘等领域有着广泛的应用价值。激光雷达要求体积小、分辨率高、测量精度高、探测距离远。为了满足这些需求,需要一种窄脉宽、高峰值功率的脉冲激光器作为探测光源。为了解决这一问题,本文采用声光调Q方式,设计出一款脉宽在5ns以下的紧凑型脉冲固体激光器,通过仿真对该激光器的参数进行了优化,并搭建了实验平台对其进行了实际测量和相应的实验验证。论文主要工作如下:1、对窄脉宽固体激光器的研究动态进行了系统综述,并在此基础上确立了自己的研究课题。2、为了更好的利用泵浦光能量,使用ZEMAX软件对泵浦光准直聚焦耦合系统进行了仿真设计,得到了特定系统参数下进入晶体的光斑半径参数。基于Nd:YAG晶体热传导模型,利用COMSOL软件仿真研究了端面泵浦Nd:YAG晶体的热效应,分析了泵浦功率、泵浦光光斑半径、晶体的掺杂浓度、晶体半径和侧面水冷温度对晶体热效应的影响。研究发现,提高泵浦功率、提高晶体的掺杂浓度、缩小泵浦光的光斑半径、使用半径较大的晶体、提高侧面水冷温度的情况下会加剧晶体热效应的负面影响,对此确定了采用低掺杂、半径适中、长条晶体的方案,以降低热效应对激光器输出性能的影响。利用MATLAB软件计算了Nd:YAG晶体的热焦距,分析了谐振腔各参数对其稳定性的影响,确定了谐振腔的结构。3、基于Nd:YAG声光调Q理论计算模型,经过推导得到了调Q输出特性的计算表达式。建立了仿真计算模型,通过对声光调Q速率方程进行数值求解,对整个调Q过程的一般规律进行了模拟。并在此基础上仿真分析了激光器各参数对调Q激光输出特性的影响,主要包括Q开关开启时间、泵浦功率、输出镜透过率、腔长、重复频率、声光开关的衍射效率。由此获得了压窄声光调Q激光器输出脉冲宽度的方法,这一结果对实验设计具有指导价值。4、搭建实验研究平台,对调Q激光器的脉冲输出特性进行了实验验证。在实验中,激光增益物质为圆棒晶体,其掺杂浓度为0.1%、直径为3mm、长度为30mm。为了缩短腔长,以镀有全反膜的晶体泵浦端面作为腔镜之一,使用透过率为35%的输出镜,输出镜的曲率半径为500mm。加入声光调Q晶体,在泵浦功率为90W,谐振腔的腔长为85mm,调Q重频为10k Hz下获得了最佳输出,相应的输出指标为:平均输出功率27.6W,脉冲宽度4.54ns,峰值功率608k W,光光转换效率30.67%,对应测得的光束质量因子M~2为3.35。实验结果和理论计算结果基本吻合,由此实现了声光调Q方式下Nd:YAG激光器输出脉宽低于5ns的设计目标。