高功率高光束质量全固态激光器(DPL)在先进制造、前沿科学和国家安全等众多领域有着广泛、重要的应用，已成为国内外激光领域研究的热点之一。然而对于单台固体激光器，由于高性能增益介质生长、加工、结构及热管理水平受限，激光器的光束质量会随着激光功率的增加而急剧下降，很难获得更高亮度的激光输出。光束合成技术可分散热管理、扩大激光口径，是解决此难题的重要手段。　　对比多种合成方法并针对现有合成方法的局限性，中科院理化所激光中心许祖彦院士团队首次提出非相干时序合成方法，其对各路子激光束的激光相位、单色性、偏振性要求低，合成效率高且合成光束质量基本保持不变。本文分析了多种可能的非相干时序合成技术路线，对多束透射式非相干时序合成技术的理论和关键技术进行研究。首次成功完成了9束10W级透射式非相干时序合成原理性实验研究，并在此基础上了利用自行研制的3台10kW级高光束质量准连续脉冲固体激光器，取得了突破性进展，实现了32.2kW高功率高光束质量准连续脉冲激光输出，为实现更高功率固体激光输出提供了一种可行性方案。本文主要创新性成果如下:　　1.透射式非相干时序合成技术研究。分析了多种非相干时序合成方法，研究多束透射式非相干时序合成方案，对其合成时序漂移、合成光束质量控制及合成效率进行了理论分析及实验研究，为多束高功率透射式非相干时序合成奠定了基础。　　2.9束10W级透射式非相干时序合成技术原理性实验研究。在透射式非相干时序合成理论研究的基础上，采用自行研制的10 W级高光束质量准连续波激光器作为子激光器，成功实现了9束子激光时序合成，合成功率110.9 W，合成效率99％，光束质量基本保持不变。　　3.10kW级高功率高光束质量准连续脉冲激光技术研究。研制了高泵浦效率、高冷却效率的大面泵浦Nd∶YAG板条模块，当泵浦功率10kW时，单板条模块激光输出功率4kW，光光效率高达40％;采用此大面泵浦结构的Nd∶ YAG板条作为高功率放大级，使用空间滤波、像传递及自适应光学等技术改善激光光束质量，成功获得11kW的高功率高光束质量1064nm准连续脉冲激光输出。　　4.30kW级高功率高光束质量非相干时序合成技术研究。在多束透射式非相干时序合成系统研究的基础上，采用自行研制的3台10kW级高光束质量准连续脉冲激光器作为子激光器，并对高功率激光的传输技术进行了系统研究，取得了突破性进展，首次成功实现了32.2kW高功率高光束质量脉冲激光时序合成，合成效率98.7％，光束质量基本保持不变。