随着激光技术的不断成熟,由半导体激光器泵浦的单掺Tm3+晶体的全固态激光器因其结构简单,使用寿命长,光束质量好等优势,受到人们广泛的关注。本文以掺铥离子铝酸钇Tm:YAl O3（Tm:YAP）晶体为激光器增益介质,选取具有钙钛矿结构的锆钛酸铅材料来制备可饱和吸收体器件,分别对被动调Q模式和被动锁模模式下Tm:YAP激光器的输出特性展开深入研究。首先,对钙钛矿材料的微观结构和物理化学性质进行深入研究。选择锆钛酸铅压电陶瓷材料作为研究对象,采用超声液相剥离法制备了材料薄膜厚度为50nm的可饱和吸收体器件,并对其进行了表征。表征结果证实:所制备的可饱和吸收体器件表面均匀,具有优异光学非线性吸收特性,其可以用作Tm:YAP超快激光器的调制器件,并使激光器实现高性能脉冲激光输出。其次,对Tm:YAP晶体的吸收光谱及分子动力学特征进行深入研究。为了提高Tm:YAP晶体对泵浦光的吸收效率,实验中选择了Tm:YAP晶体最佳泵浦波长的激光光源作为泵浦源,开展了连续波模式和调Q模式下Tm:YAP激光器的输出特性研究。在被动调Q模式下,Tm:YAP激光器选用透过率为2.5%的输出镜,且泵浦源功率为12.76W时,激光器获得稳定的脉冲激光输出。激光器在重复频率为175k Hz时,获得的最短脉冲宽度和平均输出功率分别为1.69μs和0.81W,对应的单脉冲能量和光-光转换效率分别为4.63μJ和6.35%。此外,该激光器在最高输出平均功率下,其获得的衍射极限因子M~2在x轴方向为Mx~2=1.17,在y轴方向为M y~2=1.15。同时,该激光器在连续波模式和被动调Q模式下的输出中心波长分别为1994.3nm和1991.9nm。最后,详细阐述了激光器被动锁模脉冲产生原理,结合相关谐振腔设计软件,设计出基于锆钛酸铅可饱和吸收体器件的被动锁模Tm:YAP激光器,并实现了优质脉冲激光输出。该激光器选用输出镜透过率为2%,且在泵浦源输入功率为26.21W时,激光器开始输出调Q锁模脉冲。激光器在重复频率为102.04MHz时,获得的平均输出功率和最窄脉冲宽度为分别为0.297W和820.73ps,对应峰值功率和光-光转化效率分别为3.55W和1.13%。此外,锁模激光器在最高输出平均功率下,衍射极限因子M~2在x轴方向和y轴方向分别为Mx~2=1.09和M y~2=1.12,输出中心波长为1936.1nm。