理论上分析了介质中主要存在的增益光栅，包括透射光栅和反射光栅，对饱和增益介质中的简并四波混频横向二维特性进行分析。分别讨论了稳态，瞬态和一般时间状态下四波混频的相互作用特性。 针对非互易式单频脉冲激光器进行了结构设计，确定了激光器结构，增益介质，泵浦源的参数，分析了输出，泵浦，介质增益三者的关系。为保证环路的增益，采用Nd:YVO4作为增益介质。设计了掠入射式结构，使系统紧凑的同时保证自交叉光夹角足够小，提高增益光栅的衍射效率和输出效率。 采用非互易式环形脉冲激光器结构进行实验，获得了自启动的单频脉冲输出。为提高输出脉冲能量和单频稳定性，通过优化输出镜、非互易式原件分辨偏振光的能力、自交叉光的交叉角以及增益光栅区域与泵浦区域的匹配的方法，从整体上提高了整个增益光栅激光系统的匹配程度，得到单脉冲能量0.9mJ，脉冲宽度8ns，重频10Hz，线宽约0.98pm的稳定单频输出。 在自启动单频脉冲输出的基础上，采用外部种子沿着信号光方向注入环路，引导增益光栅形成，使增益光栅记录种子光的全部信息。首次得到了中心波长在种子光的谱线范围内的稳定输出，证明了通过增益光栅实现稳频输出的构想。