二极管泵浦薄片激光器是高功率固体激光器一个重要的发展方向,其特点是在垂直于圆薄片表面的通光方向,有近一维的轴向热流分布,有利于高功率高光束质量激光输出。薄片激光器有端面泵浦和侧面泵浦两种方式,相对于端面泵浦,侧面泵浦除了泵浦结构相对简化,增益介质的面积可方便的增加,在不增加热负荷的条件下,激光器的功率可定标放大。本论文提出二极管激光侧面泵浦复合晶体薄片激光介质的新型结构,并对其进行理论和实验研究。本论文综述了国内外不同类型薄片激光器的技术现状,分析了不同结构薄片激光器所具有的技术优势,技术限制和发展潜力,评述了薄片激光器所具有的诱人的应用前景,指出了遏制薄片激光器进一步发展的瓶颈,展望了薄片激光器未来的发展方向。建立了二极管侧面泵浦薄片激光介质内泵浦光吸收分布的数值模型,模拟计算了二极管侧面泵浦中二极管的个数、介质的吸收系数、激光二极管发光中心到介质中心距离等参数对泵浦均匀性的影响。根据热传导方程,对侧面泵浦复合晶体薄片激光器的热效应进行了分析,求解出侧面泵浦薄片晶体内的温度、应力以及等效热焦距,模拟分析了晶体厚度,边界条件等对晶体热效应的影响。对比分析了同等条件下非复合晶体和复合晶体的温度、应力及热焦距。计算和数值模拟表明:同等条件下复合后晶体中心到边缘的温差、应力和非复合时相比减少了近25%,等效热焦距增大到非复合时的2倍左右。对圆薄片晶体曲面复合技术、工艺进行研究,研制出曲面复合结构薄片晶体,获得圆薄片晶体曲面复合的参数和工艺,通过对大尺寸晶体薄片射流冷却结构热学特性进行研究,研制出射流冷却复合结构薄片晶体装置,获得了薄片激光介质的均匀冷却的结构和参数,并从整体上设计了薄片激光器结构。实验测量了冷却水温度、薄片介质的掺杂浓度对阈值的影响,并对测量结果进行分析比较。测量了薄片激光器的功率输出特性,获得了40W的激光输出。提出了实验进一步改进的方案。