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高重复频率、高平均功率、高光束质量—“三高”短脉冲激光器在空间碎片探测、远程测距等领域具有重要应用价值，尤其cm级小尺寸空间碎片精密探测是下一代高功率激光测距的重点方向。但高功率激光器受热效应以及热致衍射损耗影响，产生光束畸变导致光束质量严重恶化，限制了“三高”激光输出。而受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术利用波前反演特性，可以实时补偿激光放大器热致波前畸变，获得近衍射极限光束输出，是实现“三高”激光输出的一种最有效技术手段。目前，高功率SBS相位共轭激光器主要集中在1Hz～200Hz低重频高能量激光器领域，而在高重频高平均功率激光方面研究较少;在SBS脉宽压缩方面，仅仅局限于1～10Hz低重频灯泵激光器的脉宽压缩，而高重复频率条件下SBS脉宽压缩研究几乎没有;而且无法满足空间碎片探测/月球测距等工程应用。 因此，本文对高重频高功率激光SBS相位共轭特性以及SBS脉宽压缩特性进行较为系统的研究，这两大特性在高功率激光技术领域中具有重要应用价值。论文主要分为两大部分:高重频高功率SBS相位共轭激光器及SBS特性研究;高重复频率SBS脉宽压缩特性研究。 1.高重频高功率SBS相位共轭激光器研制。首先开展了500Hz高功率激光器系统总体方案设计，采用MOPA放大和SBS相位共轭补偿技术相结合实现高光束质量输出。重点设计分析了高稳定性单纵模种子源、侧泵放大链路小信号增益与能量分配以及热致双折射完全补偿等关键技术;最终实现了500Hz/1J的高平均功率输出。同时，开展了500Hz高重复频率SBS相位共轭特性实验。由于高重频SBS相位共轭镜受光学击穿损伤制约与SBS热效应影响，限制了“三高”激光器的发展;尽管采用SBS液体循环或楔形镜旋转装置可以减小热效应，但SBS反射率很难达到90％以上，而且SBS辅助循环装置无法满足工程应用。本文采用超净SBS相位共轭镜技术解决了SBS热负载问题，开展SBS洁净度对SBS热效应、反射率、脉冲波形抖动以及光束质量改善等相位共轭特性的影响实验;首次实现了封闭型SBS相位共轭镜在500Hz重复频率下静态工作，而且SBS反射率高达92％以上，无光学击穿与明显热效应，实现了500Hz/1J/M22的“三高”激光输出。 2.首次开展200Hz高重频下的SBS脉宽压缩实验，全面分析了影响SBS脉宽压缩的综合影响因素与脉宽压缩极限问题。设计搭建了高重复频率的主振荡放大激光器，以及SBS二次级联脉宽压缩和SBS振荡放大双池脉宽压缩对比实验。通过SBS二次级联压缩实现了脉冲宽度从～32ns压缩到1.9ns;而通过SBS振荡放大双池结构实现了脉冲宽度从～4ns压缩到376ps，首次实现了200Hz高重复频率下的SBS脉宽压缩，输出能量达50mJ无光学击穿。 另外，SBS脉宽压缩极限一直是目前国内外研究的热点。为获得声子寿命极限以下的SBS脉宽压缩，通常采用1.5米以上的双池结构实现最有效脉宽压缩，但光学系统庞大复杂，限制了许多工程应用，而本文采用了紧凑型SBS单池聚焦结构实现了脉冲宽度～2ns到189ps的压缩，短于FC-770的声子寿命极限水平(0.57ns)，最后实现绿光输出能量达206mJ。