本论文对高能量、窄脉宽激光技术进行了探讨和研究，设计出了一种高能量、窄脉宽激光器系统，实现了单脉冲能量大于3J，脉冲宽度1ns，高光束质量的激光输出。　　根据高能量、窄脉宽激光器的应用要求，采用“主振荡器+放大器”(MOPA)的方式，对激光器系统进行了整体设计，理论分析和实验研究。针对主振荡器，分析了影响输出单脉冲能量和脉宽的主要因素，设计了结构紧凑、高光束质量、纳秒脉宽的种子源激光器;针对双通激光预放大器，分析了放大器中光学元件的损伤阈值，影响能量提取效率的因素，实现了高增益放大;针对光束整形和匀化技术，理论分析光束通过光阑后的能量分布，基于调幅型波纹锯齿光阑，提出一种新型半径随角度随机变化的锯齿光阑，实现了光束整形及匀化;针对两级单通主放大器，设计了放大器的结构及参数，理论模拟了大尺寸增益介质的泵浦均匀性，实现了稳定的高能量、窄脉宽输出。具体内容如下:　　1、窄脉宽种子源激光器。分析了主动调Q结构中影响脉宽的主要因素，确定并优化了实现窄脉宽激光输出所需的增益介质、谐振腔结构、最佳泵浦位置、触发延时，以及调Q等相应参数对脉冲宽度的影响。采用准连续半导体端面泵浦沿a轴布儒斯特角切割，掺杂浓度1.0 at.％的Nd∶YVO4晶体，直接获得偏振光振荡，省去了传统电光调Q结构中的起偏器。采用KD*P晶体进行退压式电光调Q。在泵浦脉宽100μs，注入能量5mJ时，获得了重复频率1-5Hz可调，脉宽0.964ns，单脉冲能量0.16mJ，脉冲不稳定性小于3％，光束质量M2为1.5的1064nm激光输出。　　2、双通激光预放大器。通过理论分析和实验研究，确定了实验使用的双通预放大结构。分析了放大器中光学元件的损伤阈值，影响能量提取效率的因素，时序参数等，最终确定了注入激光的填充率，元器件参数，获得了较高的能量提取效率，实现了高增益放大。主振荡器输出的种子激光经过Nd∶YAG双通放大器放大后，最终获得了单脉冲能量88mJ，不稳定度小于3％，增益为27.4dB，脉宽0.975ns，光束质量M2为1.7的激光输出。　　3、光束整形和匀化技术。针对高斯光束经过圆光阑时，在轴上产生强烈的强度调制，对大功率激光器的光束传输和放大会产生不利影响，通过理论分析光束通过光阑后的能量损失，在调幅型波纹锯齿光阑的基础上，提出一种新型半径随角度随机变化的锯齿光阑，它在抑制轴上衍射调制的同时，在横截面内有比调幅型波纹锯齿光阑高的填充因子和低的调制强度。通过实验优化，确定该光阑的参数，实现了光束整形。通过使用空间滤波器，选取适当的滤波孔径来消除光束的空间不均匀性，减小高能量激光光束传输中敏感的高频率调制，从而改善了光束质量，实现了近平顶分布，使注入到主放大器的激光具有较高的填充因子，并提高激光系统的输出能量。　　4、激光主放大器。通过理论分析和实验研究，建立了泵浦灯辐射模型、聚光腔反射面模型和泵浦能量沉积分布，理论模拟了不同掺杂浓度下，大尺寸Nd∶YAG晶体放大器的泵浦均匀性，确定了Nd∶YAG晶体最佳的掺杂浓度。分析了主放大器光学元件的损伤阈值，影响能量提取效率的因素，激光主放大器的注入能量密度，泵浦均匀性，设计了激光主放大器结构及参数，确定了泵浦能量，注入激光光斑的直径。经过两级激光主放大器放大后，最终获得了脉宽1.051 ns，M2为1.9，单脉冲能量3.25J的激光输出，激光脉宽不稳定度和脉冲能量不稳定度均小于3％。　　通过分析、研究和实验，实现了稳定工作、主动脉冲控制、高光束质量的窄脉宽、高峰值功率激光器系统。