本论文研究了高功率Yb:YAG固体激光器及其在天基激光武器系统中的应用。首次给出了采用棱边泵浦方式下,单机4万瓦级连续固体激光器的研究方案,通过多级放大最终得到10万瓦连续输出。并将其应用于天基武器系统中,最终可有效的破坏空间目标。天基高功率激光武器系统是集高能激光器系统、光束控制系统、精密瞄准跟踪系统、热控系统以及能源供应系统等多功能为一体的综合复杂系统,而其中高功率固体激光器无疑是其中最核心的部件。本文分析比较了高功率Nd:YAG和Yb:YAG激光器的工作特点,在理论上计算了圆棒激光器和板条激光器的输出功率极限,结果表明板条结构的Yb:YAG固体激光器在向高功率发展上具有更大的优势。由此分析了板条激光器内的热透镜效应,并针对板条的特点进行了谐振腔的设计。本文首次提出并进行了棱边泵浦单机4万瓦级连续固体激光器的方案研究,具体分析设计了LD泵浦高功率Yb:YAG/YAG复合板条激光器。通过棱边泵浦方式,采用空心导光锥作为LD的泵浦耦合系统,通过970m左右波长的泵浦光泵浦,采用虚共焦离心非稳腔作为谐振腔,最终给出了4万瓦连续激光输出的方案研究,并采用MOPA的方法设计出多级放大的10万瓦连续激光器。4万瓦级设计模型得到了千瓦级Yb:YAG板条激光器实验结果的支持和验证,在板条结构参数设计(包括板条几何尺寸和掺杂浓度等)、热效应、激光器斜率效率等方面,模型的预测结果与实验结果基本一致,可以预期该模型在万瓦级激光器设计可以起到一定的指导作用。对激光武器的破坏效能进行了详细研究。建立了激光辐照功率的模型和探测器热效应破坏模型,并给出了当破坏不同轨道绝大部分目标时所需激光功率等的具体数值,结果表明10万瓦激光器可满足上述要求。另外将目标置于模拟真空环境中,进行了光电池的破坏实验研究。最后对整个激光武器系统的重量和大小进行了分析。综合武器系统的各组成部分如固体激光器、热控管理、能源供应、光束控制等系统的分析结果,给出不同工作体制下武器系统的重量和面积大小,结果表明10万瓦级高功率固体激光器能够满足要求天基武器轻型化、小型化的应用要求,因此可做为天基武器应用。