基于激光效应和非线性光学效应的全固态激光器在先进制造、前沿科学、激光医疗和国家安全等领域有着重要的应用前景。随着应用的扩展，具有特殊波长、波长可调谐、紧凑多功能等特性的新型全固态激光器成为研究的热点和难点。特别是短波长(＜170 nm)深紫外全固态激光器(DUV-DPL)，由于具有高的光子能量和光谱分辨率以及大的光子流密度等特点，用于光电子能谱仪，可达许多高温超导材料和金属氧化物的布里渊(π，0)反节点区，覆盖其整个费米面区域;用于拉曼光谱仪，将拓展观测谱宽，提高信噪比，有望发现新的拉曼谱线。本论文针对短波长DUV-DPL的需求，分别开展了ps MHz167 nm和ns kHz165 nm深紫外激光器研究。另外，由于紧凑型多功能自倍频激光器在激光显示、海底通讯、信息存储、干涉测量等众多领域的迫切需求，本文展开了高功率泵浦的自倍频理论研究。由于波长介于3-20μm的中红外可调谐激光器在光谱分析、激光雷达、光学遥感、航空航天等领域的重要应用价值，本论文还展开了LISe晶体中红外光参量放大技术研究。综上所述，取得的创新性成果如下:　　1.首次利用八倍频技术成功研制ps MHz167 nm深紫外激光器。(1)结合880 nm低量子亏损泵浦、晶体棒双端键合、双端泵浦等技术，获得了平均功率7.6 W的SESAM锁模1342 nm Nd∶YVO4激光振荡器，其重复频率77 MHz，脉宽24.2 ps，光束质量M2～1.49，为同类激光器最高输出功率。(2)基于上述高性能1342nm振荡器，经过棒状Nd∶YVO4晶体三级单程放大后，获得平均功率16.4 W、脉宽29.1 ps、光束质量M2～2.3的1342nm激光输出。为了进一步简化放大级结构、改善放大输出激光光束质量，首次将Innoslab行波放大技术用于ps1342nm激光放大，经过七程放大后实现平均功率20 W、脉宽24.6 ps、光束质量M2～1.65的1342 nm激光输出，其输出功率为ps1342 nm最高输出功率。(3)基于上述棒状Nd∶YVO4晶体放大的1342nm激光，依次通过两个LBO晶体和一个KBBF晶体三次级联倍频，获得了平均功率65μW167.75 nm DUV激光输出，理论分析与实验结果符合较好，此为首次由直接倍频获得波长短于170nm的DUV-DPL。(4)在此基础上，参与了ps、MHz、167 nm DUV-DPL实用化样机研制，将装配于大动量极低温深紫外激光光电子能谱仪。　　2.研制成功基于级联倍频获得的波长最短的165 nm全固态深紫外激光器。(1)采用工作在热近非稳区的双棒串接L型平-平腔结构，通过在腔镜上镀膜来抑制其他激光谱线起振，再通过优化耦合输出率和臂长，获得了平均功率23.2 W，重频1 kHz，脉宽～75 ns，光束质量M2=1.15的1319 nm Nd∶YAG基频源。(2)上述高功率高光束质量1319 nm基频激光依次通过两个LBO晶体和一个KBBF晶体三次级联倍频，获得平均功率6.8 mW165 nm DUV激光输出。此为目前采用非线性光学晶体直接倍频方法产生的最短波长以及波长短于170 nm固体激光器的最高输出功率。　　3.建立了高功率泵浦的自倍频理论模型，考虑了高斯光束分布、泵浦光的饱和吸收、基频光的消耗、热衍射损耗、基频光和倍频光的线性吸收损耗等因素，理论模拟值与实验结果符合较好。通过优化晶体长度、Nd3+掺杂浓度、晶体切割方向、泵浦光束腰大小和位置等参数，实现自倍频激光器的最优化设计，为获得高功率自倍频激光输出指明了方向。　　4.首次开展LISe晶体宽带皮秒中红外光参量放大输出特性研究。理论计算和实验测量了1064 nm泵浦LISe晶体的Ⅱ类相位匹配特性曲线，理论和实验基本一致。基于BBO-OPG/OPA种子注入LISe-OPA，实现了3.6～4.8μm可调谐光参量放大输出。在泵浦能量为17 mJ时，获得单脉冲能量433μJ的4μm中红外激光输出，对应的闲频光能量转换效率为2.55％，光子转换效率为9.63％。进一步地，基于KTP-OPG/OPA种子注入LISe-OPA，实现了7～12μm宽调谐激光输出。在泵浦能量为14 mJ时，获得单脉冲能量170μJ的7.5μm中红外激光输出，对应的闲频光能量转换效率为1.21％，光子转换效率为8.6％。另外，利用激光波长为1064nm，重复频率10 Hz，脉宽30 ps的激光测得LISe晶体的损伤阈值为8 GW/cm2。研究表明，由于LISe晶体具有良好的热力学性能和高损伤阈值，其在高功率宽调谐中红外激光产生方面具有潜力。