激光超短脉冲因其在工业与医学等领域上的广泛应用前景而成为目前科研领域的研究热点。Yb:YAG晶体具有良好的抗热损伤性能、量子损失小、可用半导体激光器直接泵浦等优点,常在固体激光器中作为增益介质用以产生连续或超快激光。本文主要基于全固态Yb:YAG锁模激光器进行理论与实验研究。主要内容包括:（1）对全固态Yb:YAG激光器的应用与发展现状进行了研究,并介绍了超快激光新型锁模技术的发展。目前全固态Yb:YAG激光器的连续光输出已达千瓦量级。在超短脉冲输出方面,除了利用传统的半导体可饱和吸收镜,还衍生出了基于新型二维材料,基于双芯光纤等新型锁模技术。目前以二硫化钼为代表的新型锁模激光器已经达到了ps量级的脉冲输出。基于双芯光纤锁模技术目前还处于探索阶段,但研究学者已利用同种原理,在波导阵列中实现锁模脉冲输出。（2）基于耦合的非线性薛定谔方程,验证了双芯光纤具有类似可饱和吸收的作用,并且可对脉宽进行压窄。数值模拟了全固态Yb:YAG激光器中利用双芯光纤建立锁模的过程,描述了增益在锁模过程中的重要作用。并以此为基础,在全固态Yb:YAG激光器中加入一段双液芯光子晶体光纤,进行脉冲压缩与锁模实验。（3）基于全固态激光器的锁模主方程,对全固态Yb:YAG锁模激光器进行了理论研究。利用半导体可饱和吸收镜（SESAM）与二硫化钼（MoS₂）两种可饱和吸收体,分别模拟了超短脉冲的产生,并分析了腔参数对脉冲输出参数的影响。在不同输出耦合率、光斑半径、腔长下对比了谐振腔中基于SESAM和MoS₂实现锁模时脉冲宽度、峰值功率等脉冲输出参数,理论分析了两种可饱和吸收体的优缺点,验证在较短腔长的全固态Yb:YAG激光器中,二硫化钼对SESAM的可替代性。（4）利用SESAM和MoS₂两种可饱和吸收体,分别在全固态Yb:YAG激光器中进行锁模实验。通过激光传输矩阵理论计算了激光产生的稳区,选取合适的腔长搭建光路。基于SESAM搭建了V型腔和Z型腔,并对比了两种腔型下的脉冲输出参数。结果证明采用Z型腔进行实验时,调Q脉冲输出参数优于V型腔。然后基于Mo S₂可饱和吸收体搭建Z型腔进行调制实验,实现微秒量级的调Q输出,最大输出功率为220mW,脉宽13.7μs。