结构紧凑、体积小、高效率、高光束质量、稳定的激光二极管泵浦的全固态激光器(Diode pumped All-Solid-State Lasers,DPSSL)在医疗、科学研究、工业加工、国防等领域的应用越来越广泛。其中LD泵浦的平面波导(Planar Waveguide,PWG)全固态激光放大器,由高折射率的波导芯层和周围低折射率包层组成,属于高纵横比的三明治结构,具有对泵浦吸收效率高、大的散热表面积、薄的增益层厚度、晶体材料非线性效应比传统玻璃光纤小等特点,是未来数年高能全固态激光器的主要发展方向之一。基于PWG的高功率激光系统的研制,将具有巨大的市场应用和国防战略价值。主要设计了一种基于PWG增益介质的Yb:YAG连续激光放大系统。首先,设计了一种双包层结构的、具有较大模场面积的(Large-mode-area)、可实现基横模输出的PWG器件作为固体激光放大器的增益介质,为完成高功率、高光束质量的PWG激光放大系统的设计提供了基础。其次,主要针对双层PWG激光器的一些特性参数进行重点分析,如:普通双包层PWG单模输出条件,存在增益竞争时双包层LMA PWG单模输出条件,包层泵浦下的吸收效率与内包层厚度之间的关系,热效应情况及由此控制的最大可承受的泵浦功率等,并最终得出PWG最佳的结构参数。最后,理论推导并数值模拟计算了双端面泵浦时,双包层PWG的激光输出特性,主要包括小信号增益、大信号增益特性、最大输出功率和转换效率。研究结果显示,通过控制PWG芯层与包层折射率差足够小,可使沿波导轴方向入射的基横模种子光既实现能量放大又能同时保持单横模输出;同时通过控制大面冷却时PWG的横向温度均匀分布,可减小非波导轴方向光束质量的退化,可获得高光束质量输出。根据设计结果,该Yb:YAG PWG激光放大器理论上可以支持千瓦量级的基横模连续激光输出。