本发明属于超快激光技术领域，公开了一种高亮度主振荡功率放大皮秒激光系统，包括沿激光传输方向依次设置的全保偏光纤皮秒种子激光器、光纤准直器、空间隔离器、45°全反镜、偏振分光棱镜、一级固体行波放大器、二级固体行波放大器和三级固体行波放大器，一级固体行波放大器位于偏振分光棱镜的透射光一侧，二级固体行波放大器位于偏振分光棱镜的反射光一侧，光纤准直器通过尾纤与全保偏光纤皮秒种子激光器相连。本发明所公开的皮秒激光系统结构简单、性能稳定、易于维护，可实现高亮度1064 nm激光输出，通过设置易于集成和拆卸的倍频模块，基于百瓦基频光，可实现超过50 W的绿光输出，能够满足广泛的工业应用市场需求。