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随着超短脉冲激光器在工业、医疗、通信和科研等领域的广泛应用,超短脉冲激光技术得到迅速发展。LD泵浦的全固态激光器由于具有结构简单、效率高、稳定性好等优点成为目前激光器研究的热点。掺镱晶体是超快激光器的重要组成部分。掺镱硅酸钇（Yb:Y2SiO5,简称Yb:YSO）晶体属于稀土正硅酸盐系,具有较高的热导率和较宽的发射截面,是实现LD泵浦超快激光器理想的激光晶体。本论文主要对Yb:YSO晶体的激光特性进行研究。论文主要内容概括为:1.回顾了超短脉冲激光技术的发展历程,并简单介绍了掺Yb3+激光晶体的激光特性。2.阐述了用半导体泵浦激光器泵浦获得超短脉冲的相关理论,包括调谐激光器的基本理论、锁模、SESAM被动锁模和自锁模的基本原理原理、消色散的基本原理。3.系统总结了Yb:YSO晶体光谱特性、热导率等激光特性,并对其热透镜效应特性进行理论分析和实验研究,得到不同泵浦功率下热焦距的理论模拟数据和实验数据,并合理设计谐振腔测量不同泵浦功率下的热焦距。实验结果和理论结果基本相符。通过在谐振腔内插入SF10棱镜作为调谐元件,研究了Yb:YSO晶体的调谐激光特性,调谐范围为10301080nm。4.对LD端面泵浦SESAM被动锁模Yb:YSO激光特性进行了研究,最大输出功率为2.26W,锁模脉冲宽度为1.6ps,对应的中心波长和光谱半高宽分别为1043.5nm和1nm。5.首次对Yb:YSO晶体的自锁模特性进行实验研究,输出激光脉冲宽度为1.2ps,最大平均输出功率为1.05W,中心波长为1061nm,光谱半高宽为1.8nm。6.介绍了新型单壁碳纳米管饱和吸收体（Single-Walled Carbon Nanotube Saturable Absorber,简称SWCNT-SA）的制备,对Yb:YSO晶体SWCNT-SA被动锁模激光运转特性进行了实验研究,获得的最大平均输出功率为1.1W,锁模脉冲宽度为1.2ps,中心波长为1058nm,光谱半高宽为1.7nm。7.首次实现了SWCNT-SA被动锁模掺镱硅酸钪(Yb3+:Sc2SiO5,简称Yb:SSO)皮秒和飞秒激光器运转,获得了5.4ps,最大输出功率为940mW激光输出,中心波长为1063nm,光谱半高宽为1.6nm。通过在谐振腔内插入未镀膜的SF10棱镜进行色散补偿,获得飞秒激光输出,脉冲宽度为880fs,最大输出功率为720mW,激光中心波长为1061nm,光谱半高宽为1.9nm。