地基望远镜对空间目标进行观测时,大气湍流等扰动引起的波前相位畸变将极大地降低成像分辨率,即望远镜“看的清”问题;在高功率激光系统中,大气湍流等扰动导致的倾斜误差,使得发射激光在远场目标物上晃动,降低远场的能量集中度,即望远镜“看的准”问题。采用基于单色回光的自适应光学技术可以解决“看的清”问题;采用双色或多色回光可以解决“看的准”问题。通过上述两个问题的解决,可以实现100%的天空观测覆盖率。钠回光是自适应光学望远镜的理想回光。钠回光光源是产生钠回光的核心之一,按照其运转方式,可分为连续波和微秒脉冲两种。相比连续波钠回光,准连续微秒脉冲钠回光可提供时间选通机制,消除大气瑞利散射的干扰,大大提高大气波前畸变探测信噪比。鉴于此,本文提出了采用589 nm和820nm激光进行双光子级联激发中层大气钠原子获得钠回光来校正波前畸变和倾斜误差的路径;开展了准连续589nm和准连续820 nm钠回光激光技术研究,以期解决上述两个问题。理论上,对影响钠回光激光器功率或能量、光束质量的增益介质热效应这一共性问题进行了分析,介绍了热近非稳腔的设计以及热致双折射补偿技术,对589 nm和820 nm激光腔型设计提供了指导作用;接着对钠回光激光器产生特殊波长这一共性技术——非线性变频技术进行了介绍,因倍频是和频特例,以和频为例,通过理论推导和数值计算,得到了基频光功率密度和晶体的尺寸与和频效应的关系,为589 nm和820 nm激光设计中的高效的频率变换提供了理论基础。实验方面,在增益介质热效应、变频技术理论分析和数值计算的基础上,选用三镜环形振荡腔方案,采用高功率侧泵激光头技术、热管理与热效应补偿技术、弛豫振荡抑制技术、线宽压窄及波长控制等技术,利用双棒串接热近非稳腔的设计,获得了高光束质量、窄线宽、可调谐准连续微秒脉冲1064 nm和1319 nm种子激光输出;采用主振放大的结构,利用空间模式匹配、时域匹配、双程放大等技术,获得了功率100 W的1064 nm激光输出以及72 W的1319 nm激光输出;接着采用LBO晶体I类非临界相位匹配,进行了高效和频,获得了35 W的589 nm激光;同时基于Labview语言编写控制程序,采用步进电机与PZT复合系统分别粗调谐和精调谐标准具角度实现黄光频率的稳定控制,获得了扫描范围589.002nm-589.182nm(155GHz),线宽0.3 GHz,波长漂移±0.2 GHz的波长可大范围高精密调谐的589.159 nm钠回光激光器,在此基础上,成功研制了最高输出功率33 W,光束质量因子M2=1.4,线宽0.3 GHz,波长漂移±0.2 GHz的微秒脉冲钠回光激光器实用化样机,并稳定工作12小时以上;最后,于国家天文台兴隆观测站成功进行了激光钠回光外场试验,观测到钠回光,回波效率大于140 photons-m2/s/W/ion,超过了TMT的要求,通过了TMT组织的方案可行性评审,实现了国内此领域的重要突破。同样在增益介质热效应、变频技术理论分析和数值计算的基础上,首先采用热致双折射补偿技术,利用双棒串接热近非稳腔、主振放大的结构的设计,获得了大能量微秒脉冲1064 nm激光输出;接着,使用具有高损伤阈值的LBO晶体I类非临界相位匹配进行腔外倍频获得了大能量532 nm激光输出;选用驻波腔结构,理论上使用速率方程对振荡腔的输出能量进行了计算,实验上利用大能量532 nm激光器,通过选取合适的泵浦区域,采用模式匹配、棱镜调谐技术完成了89 m J的819.7 nm激光输出,接着通过增大钛宝石晶体尺寸,采用双折射滤光片选频、标准具压窄线宽技术实现了能量132.5 m J,脉宽100μs的819.710 nm激光输出,该脉冲能量为目前百微秒量级819.710 nm钠回光激光器的最大能量。