半导体泵浦高功率全固态皮秒激光器在国防、先进制造和科学前沿等领域有着极为广泛的应用前景。本文针对研制高功率高光束质量皮秒激光器的难点，通过理论分析，深入研究了高平均功率、高光束质量全固态皮秒激光产生的若干关键技术，包括低量子亏损泵浦技术、热管理技术、半导体可饱和吸收镜锁模技术、高光束质量控制技术等，取得了创新性成果。　　 1.低量子亏损泵浦技术研究。针对半导体泵浦全固态激光器热效应产生的原因与掺钕晶体能级图结构，分析了低量子亏损泵浦的可能性和优势，在此基础上进行了Nd: YAG激光晶体885 nm低量子亏损泵浦研究，获得了65.5％光光效率，斜效率达到81.9％；首次利用885 nm半导体激光器泵浦Nd: YAG激光陶瓷，取得了58.9％的光光效率，并申请相关国防专利一项；利用888 nm半导体激光器泵浦Nd: YVO4激光晶体，获得了74.14％的光光效率，斜效率79％；首次利用888 nm半导体激光器泵浦Nd: GdVO4激光晶体，获得了67％的光光效率，斜效率为69％，并撰写发明专利一项。结果证明，低量子亏损泵浦可以提高有效光光转换效率，同时降低全固态激光器的热管理难度。　　 2.Nd: GdVO4侧面泵浦技术研究。根据Nd: GdVO4侧面泵浦要求，设计研制了Nd: GdVO4侧泵激光头，首次利用温度调节Nd: GdVO4晶体增益分布，并与相同参数的Nd: YAG侧泵激光头进行了激光输出对比，在连续激光输出和调Q输出方面光光效率均比Nd: YAG高18％。　　 3.高功率高光束质量皮秒激光器研究。在低量子亏损泵浦技术的基础上，利用885 nm LD泵浦Nd:YAG激光晶体，突破了低量子亏损泵浦热管理和SESAM锁模参数优化等关键技术，获得了平均功率17 W，光束质量M2=1.1，重复频率80 MHz，脉冲宽度35 ps的被动锁模1064 nm激光器。　　 4.大功率皮秒激光放大理论与实验研究。将Nd:YVO4和Nd:YAG激光晶体联合使用的多级放大方法，以利于获得大功率输出。在MOPA系统中，将输出功率提高到了92.7 W，重复频率73 MHz，脉冲宽度26.5 ps，提取效率为6％。　　 5.利用先进的的热管理技术，研制了大功率中红外全固态激光器研究。针对Tm:YAG产生大功率2μm波长激光的难点，通过理论分析，研究了热管理技术、高功率密度泵浦技术、调Q输出技术等关键技术，研制了2μm Tm:YAG侧泵激光头，并完成了激光实验，获得了XX W平均功率输出，并通过声光调制调Q输出达到XXW。