本文以二极管直接泵浦高效率Nd:YLF激光器为主要研究对象,重点研究了InnoSlab混合腔的数值仿真与设计方法、Nd:YLF晶体的热效应、以及在准连续和连续状态下高功率1047nm激光技术。并针对二极管激光器叠阵与Nd:YLF晶体的耦合传输问题,设计了大口径泵浦光耦合系统,晶体介质实现了高效均匀长程吸收。本文的主要研究成果包括:1)陈述了二极管激光泵浦的固体激光器从二十世纪至今的发展,直接泵浦方式的原理及其优势,以及直接泵浦技术的发展历程。2)通过Matlab计算与仿真实现了 InnoSlab混合腔,并通过Zemax软件设计了大口径光斑的泵浦耦合系统。在谐振腔设计上,采用了 InnoSlab的腔型结构,水平方向设计为共焦离轴非稳腔,在竖直方向上是平凹稳定腔。在泵浦耦合系统的设计上,通过一个双曲透镜和一个柱透镜对泵浦光斑进行整形,整形后的尺寸为15mm×0.8mm。3)对晶体的热效应进行了解析分析和数值模拟。首先,分析了采用直接泵浦方式和传统泵浦方式时晶体上的温度分布,并对比研究了泵浦区域的宽度和晶体掺杂浓度对温度分布带来的影响。其次,分析了晶体上的热应力分布,并计算了不同泵浦方式所能承受的泵浦功率极限。最后,计算了晶体中热透镜焦距的大小,并模拟了 Nd:YLF晶体的热透镜焦距随泵浦功率的变化。4)研究了平凹稳定腔和InnoSlab混合腔两种腔型的输出情况和光束质量。在平凹稳定腔的研究中,分别采用输出透过率为Tout=20%和Tout=30%的腔镜进行对比。在Tout=20%输出透过率的情况下,测得最高34W的1047nm准连续激光输出功率,斜率效率和光光效率分别为39.21%和26.39%。另外,实验还对不同输出耦合率和不同腔长的输出效果进行了对比。在InnoSlab混合腔的实验研究中,研究了 1047nm准连续激光输出和1047nm连续激光输出两种状态。在准连续输出状态下,测得最高17W的激光输出功率,斜率效率和光光效率分别为19.77%和13.70%。1047nm准连续激光的光谱宽度为0.4nm,光束质量因子M2为3.556。在连续输出状态下,测得最高44.19W的激光输出功率,斜率效率和光光效率分别为15.9%和12.32%。根据现有报道,这是目前为止直接泵浦Nd:YLF固体激光器所获得的最高激光输出功率。