变频全固态激光在国防、科学前沿研究、高技术产业等领域有着极为广阔的应用前景。变频激光向大功率发展是一个十分重要的方向和前沿，也是目前国际上研究的热点之一。要获得大功率变频激光输出，需要大功率高光束质量激光泵浦源以及大功率频率变换技术的发展。对于变频全固态激光泵浦源来说，要同时获得大功率和高光束质量是很困难的，本文就是针对这一难点开展了相关前沿技术研究，如：激光相干合成技术、像传递主振荡—放大技术(MOPA)、热容运转激光技术，目的是探索同时获得大功率和高光束质量泵浦源的技术途径。在大功率频率变换技术方面，本文开展了大功率光参量变频激光的理论和实验技术研究，完成了光参量激光大功率输出的可行性分析；此外，还探索了一种新的变频激光技术——变频锥形聚合物光纤激光技术。在上述工作中，本文进行了大量的理论和若干关键技术的实验研究工作，主要研究内容和创新点如下： 1、开展了自成像腔相干合成技术的理论和实验研究。从理论上，将速率方程和波传播方程相结合首次用于分析自成像腔的空间滤波器模选择特性和自成像相位锁定特性，通过实验验证了理论分析的正确性。并用两光纤激光实现了相位锁定，连续波输出功率5.7W，同类技术，当时国际最高。 2、开展了迈氏腔相干合成技术的理论和实验研究。首次用其进行了提高激光光束质量的实验研究，采用两Nd：YVO4激光相干合成实现2.2W的合成功率输出，相干效率超高90％，光束质量得到了显著改善，并开展了侧泵Nd：YAG激光迈氏腔相干合成技术研究，获得相干合成输出功率41.5W，达到国际领先水平。 3、开展了高功率全固态激光器研究。首次进行了连续波全固态热容激光产生的实验研究，获得了2277W的功率输出。在稳态运转激光技术方面，采用像传递空间滤波技术和优化设计的MOPA系统提高激光光束质量和输出能量，获得了重复率107Hz，脉冲能量5.25J，M2=3.95的研究结果，达到国际先进水平。 4、开展了大功率光参量激光的理论和实验研究。首次将热致相位失配和热致晶体破裂相结合建立了光参量激光大功率输出的理论模型，并通过实验初步验证了理论的合理性，和他人合作，实验获得了18W的840-880nm变频激光输出，国际最高；并将其工程化，用于研究激光和CCD相互作用，得出了几种波长对CCD饱和效应的初步实验数据，从量级上对CCD的饱和效应的研究具有一定参考价值。 5、开展了高效锥形聚合物光纤激光技术研究。首次提出并优化设计了锥形聚合物光纤激光器，获得了较好的实验结果，为克服现有的聚合物光纤激光功率低和寿命短提供了一种有效的途径。