光泵浦的出现使人们对原子态的量子调控得以实现,其在激光冷却和俘获、玻色爱因斯坦凝聚、原子钟等诸多领域具有重要应用,其中碱金属原子是光泵浦量子调控的主要对象;在高能激光领域,碱金属激光是近年来快速发展的一种新型气固融合高功率激光光源,也是目前唯一有望实现兆瓦级超高功率输出的激光体系。传统的研究将量子调控和高能激光技术区别对待,本文将光泵浦概念引入到碱金属激光研究中,于国际首次提出极化泵浦碱金属激光的新概念,从物理层面探索碱金属激光进一步效率提升的可行性。本文主要研究工作如下:(1)开展磁场条件下铷原子泵浦吸收研究。考虑塞曼能级之间的粒子数分布与交叉驰豫,基于简化的密度矩阵理论建立模型,仿真分析基态不同塞曼能级粒子数的时间演化情况以及磁场强度对粒子数分布的影响;在此基础上开展实验研究,分别针对真空和缓冲气体两种条件下进行铷原子圆偏振极化泵浦吸收实验,对比了不同磁场强度对吸收的影响,与理论结果取得较好的一致性。(2)传统碱金属激光模型仅考虑磁简并的电子能级,本文首次建立极化泵浦碱金属激光模型,考虑磁子能级分布和交叉弛豫过程。结合不同泵浦与激光偏振态所对应的特定跃迁路径,对比分析了左旋圆偏振光泵浦-左旋圆偏振光出光、线偏振泵浦-线偏振出光以及左旋圆偏振光泵浦-右旋圆偏振光出光三种模式,研究了其粒子数分布情况、激光演化过程以及光-光转换效率。(3)开展圆偏振极化泵浦铷蒸气激光实验研究。国际首次实现圆偏振泵浦-圆偏振激射的铷激光,在此基础上与传统泵浦方式进行了实验对比与分析,取得了和理论预测定性一致的结果。(4)在前述实验中发现显著的泵浦热效应,在此驱动下国际首次提出一种基于示踪原子吸收光谱的非接触碱金属增益介质温升和原子浓度在线测量技术,并以钾原子作为示踪原子,成功测得铷激光增益介质的温升演化过程,为大功率碱金属激光诊断测试提供了新的方案。