高能量、高平均功率皮秒激光被广泛应用到强场物理、激光卫星测距、生物医学、工业材料加工、非线性光学、驱动X射线光源等领域。高能量的皮秒激光也可以作为光参量啁啾脉冲放大系统(OPCPA)的理想泵浦源。为了更有效的提高激光加工效率和激光测距的精度、距离以及获得更高能量的高次谐波,需要更高能量和功率的皮秒激光。受光学元器件和膜层的损伤阈值以及晶体自聚焦效应的影响,通常在高功率、高能量皮秒激光系统中需要对光束进行整形以避免光学元件的损伤。本文通过对光束整形和平顶光束放大方面的研究最后分别获得了1k Hz重频下近场近平顶分布的平均功率39.5W、脉冲宽度11ps的每周期一个脉冲激光和94.8W、脉冲宽度110ps的脉冲串激光输出。内容主要包括以下几个部分:1.概述了高能量、高功率皮秒激光的研究背景及意义,对国内外全固态高功率皮秒激光研究现状和高斯光束整形方法进行了总结。2.介绍了描述平顶光束的理论模型,阐述了圆孔光阑、非球面镜、变反射率高斯镜整形原理与整形特点;根据脉冲放大理论给出行波放大的能量计算表达式。3.利用圆孔光阑对高斯分布光束进行整形,利用空间滤波像传递系统对整形后的光束进行优化,提高了整形后平顶光束的有效传输距离,得到了整形效率大于32%、填充因子0.78的8阶超高斯光束;利用LD侧面泵浦Nd:YAG模块对此光束进行两级放大,研究了利用晶体热焦距代替像传递系统中的透镜时对平顶光束放大的影响;通过改变模块泵浦电流提高了两个增益分布不一致的放大模块之间的热退偏补偿能力;最后通过两级放大,获得了平均功率39.5W、重复频率1k Hz、脉冲宽度11ps的超高斯光束。4.利用非球面镜对高斯光束进行整形,获得了填充因子0.68的10阶超高斯光束,整形效率96%;利用LD侧面泵浦Nd:YAG模块对此光束进行两级放大,最后获得了平均功率94.8W、重复频率1k Hz、脉冲宽度110ps近场近平顶分布的脉冲串激光,串内5根脉冲;放大过程中通过合理设计像传递系统的物像对应面提高了最后放大光束的光强均匀性,并且通过在一级放大和二级放大中间添加二分之一波片和偏振片降低了系统的退偏率。