理论上，建立了描述固体级联拉曼激光器运转的辐射传输理论模型和速率方程模型，通过对理论模型的模拟求解，首先得到了理论上的固体级联拉曼激光器的输出特性与输入功率的对应关系，输出耦合镜对基频光和各阶拉曼光透过率的对应关系。其次改变各个器件的参数，在理论上得到了最佳的输出耦合镜的曲率半径、输出耦合镜对基频光、拉曼光的反射率以及拉曼晶体中基频光腔模尺寸的大小。理论曲线显示：当输出功率达到最佳化时，对应着一个最佳的输出耦合镜的曲率半径，输出镜对拉曼光的最佳反射率等。.实验上，我们购买了一批实验所需的晶体，如Nd：YAG，Nd：YVO4，Nd：GdVO4，Nd：KGW，KTP等拉曼晶体。首先以Nd：YAG为激光晶体，KTP为拉曼晶体，研究了Nd：YAG/KTP拉曼激光器的输出特性，包括一阶和二阶拉曼光的平均输出功率、单脉冲拉曼激光的能量，单个脉冲的脉冲宽度随着LD泵浦功率的变化关系。其中，一阶拉曼光在脉冲重复率为40kHz，入射的泵浦功率为13.17W时，平均输出功率达到2.04W，拉曼激光对入射的LD泵浦光的转换效率为16.8%，二阶拉曼激光在脉冲重复率为30kHz时，入射的泵浦功率为12.3W，平均功率达到0.91W，转换效率达到6.6%。其次，我们以Nd：VO4作为自拉曼晶体，KTP为和频晶体，研究了LD泵浦主动调Q黄绿拉曼激光的和频激光特性。也就是说，Nd：YVO4自拉曼产生的一阶拉曼激光与基频激光经过KTP和频后产生560nm的黄绿激光。我们利用c-cut Nd:YVO4为自拉曼晶体，KTP为和频晶体，在LD泵浦功率为13.7W，脉冲重复频率为40kHz时，得到了560 nm的黄绿激光的平均输出功率为0.9W，相应的560nm的激光相对于LD泵浦功率的转换效率为6.6%。