径向偏振光是一种光强和偏振分布具有轴对称性的空心光束，可以应用于许多领域，如光镊、光存储和高分辨显微等。径向偏振光束在激光金属加工中也有重要应用前景，可用于金属激光切割、焊接以及打孔。由于径向偏振光的电矢量始终与切割刃垂直，与切割方向无关，有很高的菲涅尔吸收，可以获得更高的加工效率。利用激光器直接输出高功率、高偏振纯度的径向偏振光的相关研究引起广泛关注。本论文研究工作主要包括基于键合型激光晶体的径向偏振激光器（利用光子晶体光栅镜作为径向偏振输出耦合镜）的实验研究，以及基于内腔双折射晶体（c-切矾酸钇）的径向偏振激光器实验研究。本论文布局如下:　　 第一章，总体阐述了径向偏振激光的背景知识，回顾了目前产生径向偏振激光的各种技术方案，介绍了径向偏振激光的应用前景，最后提出了本论文的研究方向以及采用的技术方案。　　 第二章，由于薄片激光晶体在强泵浦下热效应严重，限制了薄片径向偏振激光器功率的提升，为解决此问题，我们采用键合结构晶体作为激光增益介质来抑制热效应。本章对基于键合结构的Nd∶YAG激光晶体的连续径向偏振激光器进行了理论及实验研究，通过使用两端带不掺杂端帽的Nd∶YAG键合结构晶体来削弱激光晶体中的热透镜效应，以光子晶体光栅镜为偏振选择器件，搭建了径向偏振连续激光器，有效克服了强泵浦时出现功率饱和下降的现象，获得了1.29W的径向偏振激光输出，斜坡效率为46.5％，偏振纯度为97.9％。　　 第三章，调Q技术和径向偏振技术的结合可以获得短脉宽、高峰值功率的径向偏振激光，在前期薄片径向偏振脉冲激光器的研究中，由于薄片激光晶体在强泵浦下热效应严重，限制了薄片径向偏振激光器功率的提升，在强泵浦作用下，出现功率饱和的现象。本章我们采用热传导能力较强的键合结构晶体来改善激光器性能，分别搭建了基于声光Q开关的主动调Q和Cr4+∶YAG被动调Q径向偏振脉冲激光器。在主动调Q径向偏振激光器的研究中，获得的脉冲重复频率可在500赫兹到9.238千赫兹间连续可调，脉冲宽度在26.4纳秒到67.2纳秒之间，脉冲峰值功率最高达到7.75千瓦。而基于可饱和吸收体Cr4+∶YAG的被动调Nd∶YAG径向偏振激光器在不加外部主动冷却的情况下，获得了稳定的脉冲输出，脉冲重复频率在13.9千赫兹时，脉冲宽度为18.9纳秒，平均输出功率383毫瓦，脉冲峰值功率为1.457千瓦，光束偏振纯度高达97.6％。　　 第四章，实验研究了利用双折射晶体（c切矾酸钇）作为腔内起偏元件的Nd∶YAG径向偏振激光器，以及利用c切掺钕矾酸钇同时作为激光增益介质和腔内起偏元件的Nd∶YVO4径向偏振激光器。该方法基于晶体双折射特性，利用o光和e光的光程差异，简单调整透镜到谐振腔前腔镜的距离使e光稳定振荡产生径向偏振输出。输出的径向偏振光束即使在功率很低的情况下也非常稳定，该方法的简易性使其在径向偏振激光的研究中有重要前途。在以c切矾酸钇作为腔内起偏元件的Nd∶YAG径向偏振激光器中，当输入泵浦功率15W时，获得输出功率为15.3毫瓦、偏振纯度为93.5％的径向偏振光输出;在c切掺钕矾酸钇同时作为激光增益介质和腔内起偏元件的Nd∶YVO4径向偏振激光器的研究中，当腔长101.5毫米、输入泵浦功率7.35W时，获得63.8mW、偏振纯度为85％的低阶径向偏振光输出，而当腔为157毫米、输入泵浦功率6.88W时，获得出功率30.1mW的次高阶模径向偏振光输出。