大功率、高光束质量脉冲全固态激光器(DPL)在国防、工业加工、科学研究等领域有着极为广泛的应用前景。同时获得高功率、高光束质量全固态激光输出是激光技术研究的基础问题之一。本论文针对这一问题，对大功率LD侧泵激光头优化设计、高功率多棒谐振腔稳区控制、大功率高光束质量振荡级+多级放大(MOPA)技术、以及自适应光学技术改善DPL光束质量等科学技术问题进行了研究，主要研究内容如下：　　 1.高效、高均匀性LD侧泵激光头优化设计研究。提出了定量描述介质内增益分布均匀性的参量—增益分布相对偏差的均方根值(GRMS)，并利用该参量对增益分布均匀性和耦合效率与LD侧泵激光头结构参数之间的关系进行了建模、仿真和实验验证；对大功率二维LD面阵微通道冷却技术进行了仿真模拟和实验验证；研究了大功率LD侧泵激光头热光效应：基于以上研究结果，确定了大功率LD侧泵激光头优化结构参数，研制了五种具有高效、高均匀性的LD侧泵Nd:YAG激光头。利用以上5种激光头，获得多项国际与国内领先的全固态激光输出。　　 2.在多棒谐振腔热稳区理论分析的基础上，优化了谐振腔结构，研制了高效7棒串联Nd:YAG激光系统，获得重复频率为1.1kHz、平均输出功率为3799瓦、光束质量约为15mm mrad、脉冲宽度为120μs、光光转换效率达54％的高功率全固态激光输出(国内领先)。系统主要器件实现国产化。　　 3.在高重频、高功率Nd:YAG MOPA系统中，首次采用热近非稳腔设计，结合使用自行研制的高效、高均匀性LD泵浦激光头、900旋光片补偿热致双折射、空间滤波器抑制放大系统超荧光(ASE)等技术手段，分别获得：单脉冲能量为5.1J、光光转换效率38.5％、脉冲宽度为244us、M2因子为3.6的高光束质量全固态MOPA激光输出(国际先进)；平均功率654W、平均重复频率为10kH、脉冲宽度为121ns、峰值功率为0.6MW全固态MOPA激光输出(国内先进)。两系统主要器件实现国产化。　　 4.国内首次开展了自适应光学技术改善全固态Nd:YAG DPL光束质量实验研究。在DPL输出功率为13 W时，利用自适应光学技术将激光亮度提高近1倍。