随着激光技术的发展,固体激光器在激光医学、激光化学、材料加工、科学研究等领域得到广泛应用。高功率、高光束质量的固体激光器在金属材料的切割、焊接等工行业中有着广泛的应用。由于输出功率与光束质量之间的矛盾关系,单级激光器输出光功率是有限的,高功率应用场合往往不能满足要求,需要在振荡级后加上一级或多级放大器以提高激光器的输出功率。本论文对600W长脉冲固体激光器做了研究,文章主要内容有:(1)设计了多元件谐振腔,理论分析并计算了元件参数及腔形对输出光束质量的影响;设计了有源热透镜激光准直系统,分析了有源激光准直系统的动态变化对准直倍率的影响,对比发现有源激光准直系统的准直效果比无源激光准直系统略好些;定性的计算了注入功率对放大器工作物质提取效率的影响。(2)根据需求对600W长脉冲固体激光器进行结构设计,本激光器由振荡级和一个放大级组成。谐振腔为平凹腔,工作物质为Nd: YAG,采用脉冲氙灯泵浦,放大级为行波放大。利用工作物质的热透镜效应,使放大级与一长焦距透镜组成有源激光准直系统,对输出激光放大的同时进行准直。(3)依照所设计的激光器结构搭建系统,调试并进行实验,实验内容包括:Nd: YAG棒热焦距的测量;振荡级输出功率测量;振荡级输出光束准直前后光束质量的测量比较;放大级输出功率测量,计算并找出激光器的最佳提取效率。实验测得在单级注入功率13.2kW下,振荡级输出最大功率320W,电光转换效率为2.42%,放大级输出功率628W,总电光转换效率2.38%,满足设计要求。实验表明放大级使光束质量变差。