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太阳能以其资源丰富、使用清洁和储量巨大等特点,成为人类未来的主要新型能源之一。太阳光泵浦激光器是一种将太阳光直接转换成激光的装置,具有系统结构简单,能量转换环节少,能量传递效率高,使用寿命长等优点,适合在无人值守的空间系统中应用。论文在充分调研了国内外太阳光泵浦激光技术的基础上,对太阳光泵浦激光振荡技术、太阳光泵浦激光放大技术和太阳光泵浦多频激光输出技术进行了深入的理论分析和仿真研究。分析了太阳光泵浦激光器能量转换效率的影响因素和激光增益介质的温度特性。实验研究了太阳光泵浦激光振荡器、太阳光泵浦激光放大器和太阳光泵浦多频激光器,最后提出了基于太阳光泵浦激光技术的自由空间光通信系统整体方案,搭建地面演示系统并进行了实验研究。本论文的主要研究内容包括以下几个方面:（1）研究了太阳光泵浦激光振荡技术理论模型,给出了太阳光泵浦激光振荡器的系统结构和基本组成。建立了基于光线追迹软件Trace Pro@的太阳光泵浦系统模型和基于有限元分析软件LASCAD@的激光谐振腔模型,为太阳光泵浦激光器的优化设计提供理论依据。以进一步提升激光器收集效率和输出光束质量为目标,对热效应问题进行了分析和研究。（2）开展了基于菲涅尔透镜会聚系统和抛物面反射镜会聚系统的太阳光泵浦激光振荡器实验研究,设计了液体光波导透镜、螺纹工艺晶体棒和键合型Nd:YAG/YAG晶体等优化方案。在地面太阳光辐射功率密度980W/m2的条件下,获得了目前国内外最高收集效率指标32.1W/m2的连续1064nm激光输出。（3）以激光谐振腔的纵模选择理论为依据,推导了激光器输出纵模个数与激光增益介质参数的关系。建立了基于Tracepro@和LASCAD@的微片激光器仿真模型,分析了增益介质内泵浦光的分布与吸收情况,研究了微片激光器的热效应、泵浦阈值功率和输出特性等。分别搭建LD泵浦和太阳光泵浦多频激光器系统,实验验证了激光器频率个数可控输出,分别获得了线宽16KHz的单频激光输出、频差约74.4GHz的双频激光输出和频差约34.3GHz的三频激光输出。（4）研究了太阳光泵浦激光放大器理论模型,数值分析了基于Nd:YAG激光增益介质的放大器阈值功率和系统增益。设计了键合型YAG/Nd:YAG/YAG激光放大器增益介质,对太阳光泵浦激光放大器系统的理论增益进行了计算并对影响增益的热效应问题进行了分析。搭建了太阳光泵浦YAG/Nd:YAG/YAG激光放大器实验系统,进行了激光放大器的实验研究。（5）开展了太阳光泵浦激光器的应用研究,研制适用于空间光通信系统的低阈值、高效率、高质量太阳泵浦激光振荡器,搭建自由空间激光通信系统,实现了速率不低于125Mbps、误码率低于10-6的高清视频信号实时传输,完成了基于太阳光泵浦激光振荡器的自由空间光通信地面演示实验。