新型二维半导体材料由于其本身优异的化学、物理和非线性光学特性,在探测器、光学器件以及半导体集成电路等领域上吸引了众多学者的高度关注。制备得到更优异的光学器件是激光器方向一直以来研究的重点话题。随着单层石墨烯材料的发现,其他“类石墨烯”新型二维材料(以二硫化钼为代表)也逐渐进入人们的视野中,许多光学研究人员已经实现了基于新型二维半导体材料的超快脉冲激光操作。本论文主要研究石墨烯、二硫化钼和石墨烯/二硫化钼异质结多种可饱和吸收体的制备、表征及其在全固态被动调Q激光器中的应用,具体内容如下:(1)通过锂离子-插层法制备获得高质量的二硫化钼纳米片溶液与无水乙醇进行混合,然后将混合溶液旋涂在通过等离子体增强-化学气相沉积法(PE-CVD)生长的石墨烯基底上,最后通过加热干燥获得了石墨烯/二硫化钼异质结可饱和吸收体,与此同时,通过等离子体增强-化学气相沉积法和液相剥离法分别制备得到石墨烯和二硫化钼可饱和吸收体。通过Raman、透过和SEM等表征技术对三种不同的可饱和吸收体进行表征分析,测得的调制深度分别为7.1%、7.8%和15.01%,表征结果表明异质结可饱和吸收体拥有更优异的光学特性。(2)研究并自主搭建了腔长为3 cm的1064 nm全固态脉冲激光器装置,实现了基于石墨烯、二硫化钼和石墨烯/二硫化钼异质结可饱和吸收体的被动调Q脉冲输出。当吸收的泵浦功率为6.56 W时,基于石墨烯/二硫化钼的被动调Q脉冲激光器产生稳定的脉冲激光,其脉冲宽度为180 ns,对应的重复频率为640 k Hz,与单个石墨烯(320 ns,980 k Hz)和单个二硫化钼(280 ns,630 k Hz)相比,其饱和吸收特性大大增强。(3)经过理论研究对比,为了进一步证实异质结突出的饱和吸收特性,增加并实现了基于石墨烯和二硫化钼可饱和吸收体的双调Q脉冲激光输出。与单个材料相比,其饱和吸收特性较强,与异质结材料相比,其饱和吸收特性较差。这些对比结果为利用二维材料构建异质结主动调节可饱和吸收体的饱和吸收特性提供了可能。