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超短脉冲激光以其在基础科学研究和工业领域的应用而吸引大量科研工作者对其进行研究。而Yb∶YAG晶体以量子缺陷小、热效应低、掺杂浓度高和可以被激光二极管直接泵浦等优点，成为常用的超短脉冲激光增益介质。光参量振荡器则通过非线性光学频率变化技术，进一步拓展了传统激光器的波长覆盖范围，使超短脉冲激光能够满足在更多波段的应用需求。本论文以全固态Yb∶YAG激光器和周期极化KTP光参量振荡器(OPO)为研究对象，对其谐振腔参数与脉冲输出特性之间的关系进行了理论模拟与分析，以优化设计谐振腔参数，提高脉冲输出性能。并利用SESAM和MoS2可饱和吸收体，在全固态Yb∶YAG激光器中进行了调Q脉冲实验研究。本文主要研究工作包括以下内容: 1.利用小信号增益系数表达式和临界泵浦条件，对全固态Yb∶YAG单波长锁模激光器中泵浦光与振荡光的光斑半径比，晶体的长度与掺杂浓度对小信号增益系数和临界泵浦功率的影响做了研究。在此基础上，对泵浦功率、光斑半径比，晶体的长度与掺杂浓度对激光器的输出功率、峰值功率与脉宽等参数的影响进行了分析。并以相似的研究思路，利用速率方程模型和小信号增益系数式对全固态Yb∶YAG双波长激光器中各波长的小信号增益与谐振腔参数的关系进行了数值模拟。将计算结果带入Haus主方程，理论分析了腔参数对双波长锁模脉冲性能的影响。 2.建立了以声光调制器作为主动锁模器件调制连续光泵浦OPO的理论模型，对信号光脉冲特性与腔参数和声光调制器(AOM)调制参数之间的关系进行了理论分析。结果表明:增加非线性晶体上有效光斑半径、AOM调制深度和调制频率，减小泵浦功率、非线性晶体长度和输出耦合率都将有助于压缩脉冲宽度。在此基础上，继续从理论上探讨了被动调制器件在同步泵浦OPO(SPOPO)或主动锁模OPO中对脉冲宽度的影响。结果表明:在SPOPO中，克尔透镜介质与石墨烯都可用于脉冲压缩，然而在主动锁模OPO中只有满足一定条件时，利用克尔透镜介质能够产生脉冲压缩，而石墨烯则不能在主动锁模OPO中产生脉冲压缩效果。 3.通过理论计算得到了全固态激光器V型腔、Z型腔和W型腔的稳区，然后利用两种可饱和吸收体:SESAM和MoS2纳米片，分别进行了全固态Yb∶YAG被动调制激光器实验。通过实验研究，比较了在不同腔型中所得脉冲输出参数的差别。利用MoS2可饱和吸收体实现了调Q脉冲输出，最大输出平均功率220mW，单脉冲能量10.56μJ，最小脉冲宽度13μs。与SESAM相比，利用MoS2可饱和吸收体所得脉冲输出的平均功率与单脉冲能量均有降低，且脉冲宽度变大，说明目前制备的MoS2可饱和吸收镜仍存在固有损耗大的缺点。但在激光器调Q运行过程中，未出现平顶脉冲现象，说明MoS2抗热损伤性能要优于SESAM，表明MoS2可饱和吸收体在1μm波段全固态激光器中具有应用潜力。