近年来，随着星载激光雷达和空间激光通信的快速发展，对于空间激光器输出指标的需求也在进一步增长，高效率、高可靠性和大能量输出的空间激光器是一种发展趋势。　　本论文重点开展了基于传导冷却的Zig-zag板条振荡器和放大器，以及激光器的效率提升技术、稳定性和可靠性方面的研究。首先介绍了空间激光器的应用背景，对国内外比较成功的空间全固态激光器进行了调研，罗列了激光器的主要技术参数。并分析了当前空间激光器的三个主要设计要点:晶体及热控、效率和可靠性。　　介绍了Zig-zag板条晶体的特点以及两种不同的泵浦方式，选取了大能量输出、结构简单可靠的侧面方式泵浦Zig-zag板条。通过琼斯矩阵理论分析了高稳定性Porro棱镜的退偏特性，以及正交双Porro棱镜腔腔内激光的偏振态，并利用低电压驱动的电光调Q晶体实现谐振腔的偏振耦合输出。实验通过Zig-zag板条Porro棱镜谐振腔实现了73.8mJ的激光输出，光光转换效率为12.6％，脉冲宽度为14ns，重复率为20Hz，光束质量水平方向M2为2.2，竖直方向为2.5。设计了Zig-zag板条晶体的单程放大器，模拟了板条截面对泵浦光的吸收分布，同时分析了LD不同巴条间距时板条的寄生振荡。通过放大器获得了341mJ的能量输出，脉宽为13ns，放大器的光光转换效率达到17％，光束质量水平方向M2为3.1，竖直方向为3.5。输出激光能量的不稳定度小于2％。设计了通过两级级联放大的实验来研究Zig-zag板条放大器对输出激光光束指向稳定性的影响。　　为了提高空间激光器的倍频效率，选取了整形效率较高的径向双折射元件(RBE)腔内整形技术来输出平顶光束。理论计算推导出RBE整形系统中偏振片反射率的表达式和偏振片反射激光的光强分布。设计了基于正交双Porro棱镜谐振腔的腔内光束整形激光器，并理论模拟了谐振腔的自再现模。通过实验获得72.5mJ的平顶光束输出，脉宽为11ns，光光转换效率为17.3％，其光强分布与理论计算吻合。输出平顶光束的调制度为1.56∶1，平顶光束的阶数为N=6。介绍了平顶光束的数学模型和倍频理论，设计了基于直通板条晶体的整形谐振腔进行倍频实验，通过谐振腔输出了62.9mJ的平顶光束。同时设计了传统输出高斯光束的激光谐振腔来对比KTP和LBO两种不同晶体的倍频效率。相同峰值功率密度下平顶光束的倍频效率更高，且对于有效非线性系数大的倍频晶体，平顶光束的效率提升效果更好。　　针对空间激光器的可靠性，分析了光路失调对激光器输出性能的影响，设计了三种不同的谐振腔来对比输出激光能量的稳定性和光束指向的稳定性。理论分析了不同线偏振光在Zig-zag板条晶体的全内反射点的光场叠加效应，结果显示p偏振光的光场叠加效应最弱，而且增大Zig-zag板条晶体的传输反射角度也可以有效的降低光场叠加效应。理论计算了纵模间的增益比、频率差和相位差对纵模拍频的影响，其中增益比对激光输出脉冲波形的调制影响最大。设计了单Porro短腔被动调Q谐振腔，实现了1.55mJ、4.5ns、3Hz的单纵模脉冲激光输出，光束质量M2值为1.49。　　面向未来空间的应用，提出了基于MOPA技术的20Hz、150mJ的绿光空间激光器的总体方案，设计了双Porro棱镜、单纵模平顶光束输出的谐振腔，以及两级Zig-zag板条放大器，并模拟计算了各级的输出能量。