随着光学应用在各个领域的不断深入,高阶拉盖尔高斯(Laguerre Gaussian, LG)光束与高阶贝塞尔高斯(Bessel Gaussian, BG)光束由于其独特的光学特性在近二十年来逐步引起了人们的广泛关注,不仅应用到光镊、超材料激光加工、荧光受激损耗发射技术、自由空间光通信等经典领域,还深入到量子纠缠和量子通信等领域。而研究高阶LG光束和BG光束的基础和关键之一在于如何获得模式纯度高的光束。输出高阶LG光束与BG光束的端面泵浦固体激光器因其全固态、效率高、输出光束功率高、光束模式纯度高、结构紧凑、稳定性高等优点,得到了持久和深入的研究。本论文基于激光谐振腔中增益与损耗控制的横模选择技术,对输出高阶LG光束和BG光束端面泵浦固体激光器进行了深入的研究。论文首先介绍了高阶LG光束和BG光束在各领域中的应用,分析了各种高阶光束的产生方法,并综合输出高阶LG光束和BG光束的端面泵浦固体激光器的国内外研究进展,提出了基于增益与损耗控制的输出高阶LG光束和BG光束端面泵浦固体激光器的思路。本论文的主要研究内容由以下几部分组成：基于激光谐振腔横模选择技术中的增益控制的原理,提出了一种环形光束端面泵浦固体激光器结构,实验上实现了涡旋拉盖尔高斯(vortex Laguerre Gaussian, vLG)光束的连续和脉冲输出。设计了一种环形泵浦光形成的装置和方法,分别从光线追迹和衍射积分角度,分析了该装置的实现原理与输出光束光学特性,并进行了实验验证。基于增益控制的原理,采用该装置形成的环形光束端面泵浦a切Nd:YVO4晶体,搭建了固体激光器,实现了最大输出功率574mW的vLG0,1光束连续输出。输出光束的轨道角动量特性由马赫增德尔干涉仪来检测：并在该连续工作的激光器中插入被动调Q晶体Cr4+:YAG后,实现了重复频率65KHz,脉宽198ns的脉冲vLG光束输出。提出了环形光束端面泵浦下圆棒激光晶体的热效应模型。从一维热传导方程出发,将环形光束等效为半径方向上离轴高斯光束,理论推导了圆棒激光晶体在环形光束端面泵浦下的温度分布、热致相位差分布、等效热焦距和热致损耗。以1.3%掺杂的Nd:YAG圆棒激光晶体为例,模拟分析了激光晶体内温度、热致光程差、等效热焦距和热致损耗随着环形泵浦光尺寸的变化规律。模拟结果表明,在相同泵浦功率下,相对于实心光束泵浦,环形泵浦下,晶体中心部分的温度升高明显降低,这对于提高泵浦效率提供了有利保障；模拟结果还表明,相对于环形泵浦光的厚度,环形泵浦光的光强最强中心位置更加影响激光晶体的热分布。基于平凹谐振腔中横模选择技术的损耗控制原理,提出了一种基于损耗控制的高阶LG光束输出的激光器结构。从高阶LG光束的光强空间分布特性出发,在光强节线分布位置,通过插入振幅模板,利用振幅模板对于各个高阶LG光束的透过率不同,达到增大包括基模在内其它模式损耗的目的。采用有源谐振腔的模拟方法,分别模拟了径向高阶LG光束、角向高阶LG光束和常规高阶LG光束的选择激发和输出。模拟结果表明该谐振腔结构输出的高阶LG光束的模式纯度均超过93%。并分析了插入振幅模板的端面泵浦有源谐振腔内损耗分布,建立了该激光器的损耗分布模型。最后,采用修正的马赫-曾德尔干涉仪对腔外高阶LG转换成高阶vLG光束的方法进行了探讨。基于轴棱锥谐振腔中横模选择技术的损耗控制原理,提出了一种基于损耗控制的叠加态的高阶BG光束输出的激光器结构。研究了轴棱锥谐振腔中振荡高阶BG光束的模式特性,指出了其振荡的模式是两个涡旋方向相反的高阶BG光束的叠加。利用损耗控制的方法,在谐振腔中放置振幅模板,利用振幅模板对于各个高阶BG光束的透过率不同,增大目标模式以外其它模式的损耗。采用有源谐振腔的模拟方法,模拟了叠加态高阶BG光束的输出。并对该激光器模拟输出光束的自由空间传输特性和角谱特性进行了研究,模拟结果表明该激光器输出光束具有无衍射特性,具备高阶BG光束的特性。同时,采用轨道角动量谱分析方法对其模式组成进行了分析,结果表明轴棱锥谐振腔中振荡的高阶光束是叠加态的高阶BG光束。