钕玻璃再生放大器因其能实现高增益、大能量、高光束质量、宽带和窄带激光的放大，被广泛使用在超短脉冲放大、强场物理和激光核聚变等领域。目前，国内某主机预放大器中前置高增益放大组建采用了全固态脉冲侧泵模块走双程的方式进行放大，由于钕玻璃小的发射截面、高的储能、双程放大的方式能量利用率很低，只有0.3％，如果采用再生放大的方式，能量利用率能提高到5％，大大提高了能量利用率，节约成本。因此，研究钕玻璃再生放大技术具有重要的现实意义。　　 基于此，本论文分别从基本理论、关键技术与实验实现分析三个方面，对全固态钕玻璃再生放大进行了分析。　　 在钕玻璃再生放大基本理论方面，本文首先介绍了国产的N31型钕玻璃的基本性质：从钕玻璃的基质特征着手，分析了钕玻璃宽发射带宽的根本来源；其次是对钕玻璃再生放大中比较关注的一些关键参数进行了归纳总结。比如受激发射截面、光谱宽度、非线性系数、热传导系数、荧光寿命等，并给出了国产N31型钕玻璃的吸收光谱和发射光谱；在此基础上，从理论上对钕玻璃再生放大技术进行了分析。这部分内容首先从放大器工作特性出发对激光放大器分类进行了介绍；其次从经典的脉冲放大理论着手，在忽略再生腔损耗情况下推导出了的激光脉冲放大传输方程的解析解，并同时给出考虑损耗时的激光脉冲再生放大速率方程组。由于再生放大器的本质是多程放大，因此利用多程放大理论能够分析再生放大器中的实际问题。　　 在钕玻璃再生放大器的关键技术方面，本论文主要包括以下四个部分的内容：(1)再生放大种子源技术研究。从宽带自相似脉冲光纤种子源理论出发，分别对环形腔和线形腔的两种激光器结构进行了理论建模，并通过改变腔内的净色散和耦合输出损耗的方式，获得了很好的自相似脉冲稳定运行。其次开展了腔倒空窄带脉冲种子源技术研究。以电光腔倒空的基本原理作为出发点，利用电光腔倒空脉冲种子源设计了一套MOPA激光装置，获得了非常好的应用；对长下降沿时间的泡克尔斯盒驱动电源对腔倒空激光器的输出特性的影响进行了分析，发现倒空输出脉冲宽度不仅与泡克尔斯盒的下降沿时间有关，还与再生腔的增益和泡克尔斯盒的消光比有关，接近增益饱和时，由于泡克尔斯盒有限的消光比，会使输出脉冲宽度变宽；泡克尔斯盒下降沿时间超过腔内往返时间时，激光器进入调Q运行状态。此外，我们还发现，单程增益损耗比和倒空具体时刻是影响腔倒空种子源均方根稳定性的重要因素。(2)再生放大器关键器件的实验研究。这部分重点研究了钕玻璃侧泵模块技术和薄膜偏振片的装校装置。在钕玻璃侧泵模块技术的研究中，本文采用半导体脉冲阵列不对称泵浦方式，在钕玻璃棒棒尺寸φ3mm×75mm上，获得了较好的荧光特性和增益特性。通过数值拟合，荧光空间强度分布满足4阶超高斯分布，在300μs的泵浦宽度下，最大泵浦能量能达到3.15J，完全能满足实际再生放大器对储能和增益的需求。此外，考虑到薄膜偏振片的位置精度直接影响了激光脉冲再生放大的引入-导出功能的实现，本文还设计了一套薄膜偏振片的精密在线装校装置。该装置利用大能量脉冲激光器作为指示光源，不仅能够提高偏振片的消光比，而且还能实现整个偏振片固定装置的模块化处理，配上直角坐标以后，能实现非常方便地更换和组装。(3)再生腔的光学设计。在考虑了再生腔的稳定性、种子脉冲宽度、激光输出模式、能量提取效率、腔内损耗、偏振消光比、元器件破坏阈值、工程设计等各因素对激光脉冲放大影响的基础上，实现了钕玻璃脉冲激光再生放大腔的优化设计。(4)钕玻璃再生放大器的热管理。首先从理论上分析了1Hz重频条件下不同泵浦功率时钕玻璃侧泵模块的热透镜，发现在目前泵浦条件下基本不需要考虑热效应对激光放大的影响；设计了马赫-曾德尔干涉仪进行了热畸变的观察，实验结果和理论预测符合较好。　　 第三部分是钕玻璃再生放大实验研究及相关理论分析。主要内容分为以下两个部分：(1)20mJ钕玻璃再生放大技术。本论文在研制了输出能量21mJ的钕玻璃再生放大器装置，脉冲增益高达108，并在此基础上分别开展了腔倒空输出特性、小尺度自聚焦效应的实验研究。此外，分析了ICF装置中常见的非线性效应小尺度自聚焦效应，将该理论扩展到再生放大器，并从实验中观察到了再生放大小尺度自聚焦现象，获得了新的空间频率信息。(2)100mJ以上钕玻璃再生放大器。从片状钕玻璃导光管泵浦结构的增益均匀性入手，得出了该结构输出能量受限的关键因素。进一步分析了腔内4f像传递结构的缺陷，并对不同泵浦方案下的钕玻璃片状结构的热效应进行了间接测量，得出安全运行下片状钕玻璃泵浦能量密度的极限值。此外还探讨了再生腔内望远系统和相位二元光栅等扩束系统及光阑整形和相位板整形等整形系统的优化设计方法，形成腔内模式的匹配与整形，实现共轭再生腔激光放大。