重复频率、高功率、大能量的激光可以广泛地应用于军事、科研和工业等领域。单束激光器能量的增加存在着不可避免的限制，因此现在的大能量激光系统往往工作在单次状态，难以达到重复工作的要求。如何获得高重复频率、高功率、大能量的激光输出一直是科技界关心而又难以解决的问题。激光组束，由于其使单路激光运转在小能量、低功率的状态下，避开了单路激光在增加激光能量和功率方面的诸多限制，成为了获得大能量、高功率激光的有效途径之一，受到了人们的广泛关注。　　目前激光组束的研究虽然已经发展了很多种方案，但是都没有达到实用的水平。SBS激光串行组束基于布里渊放大的原理，利用一束Stokes光逐级抽取泵浦光束中的能量，可使多束光的能量向一束光转移，最终实现多束激光的合成输出。SBS激光串行组束是一种完全相干组束，获取的输出激光束在物理上是单束光，且系统可升级性高。　　本文首先从SBS的经典理论出发，建立了SBS激光串行组束的物理模型。运用共线布里渊放大的模拟程序，研究了系统各参数——泵浦参数、结构参数、介质参数等，对共线强信号布里渊放大的能量提取效率及光束质量的影响，并进行了实验验证。实验上，在泵浦光与Stokes光能量比为39.5:1时，可达到400mJ的输出能量，获得80％以上的能量提取效率。泵浦光的主要作用是提供能量，而输出光的光束质量主要由Stokes光决定。　　其次，对非共线布里渊放大中的相位匹配进行了研究。从理论上分析了非共线布里渊放大效率下降的主要原因，即Stokes光与泵浦光的夹角造成的波矢失配。给出波矢失配对布里渊放大的影响，并提出用控制放大介质频移的方法来消除波矢失配，并进行了实验验证。　　论文最后给出了SBS激光串行组束系统的设计，采用共线结构单元与非共线结构单元相结合的思想，并给出其中共线结构单元与非共线结构单元的设计依据。