近年来,随着脉冲激光技术的发展,人们对于能够进行脉冲调制的非线性光学材料提出了更高要求。以石墨烯为代表的二维材料(2D-materials)受到了社会的广泛关注,由这类材料制成的可饱和吸收体具有结构紧凑,占用空间小,吸收波段宽,响应时间短,光学损耗低以及效率高等优势,解决了传统被动调Q/锁模元件制作工艺复杂、生产成本高、可工作波段相对较窄等诸多限制,在固体激光领域具有广阔应用前景。到目前为止,过渡金属双硫化物(TMDs)、拓扑绝缘体(TIs)、石墨烯、黑磷等二维材料均在激光与非线性光学领域取得了丰硕成果,但由于自身性质的限制,或者是制备工艺上的缺陷,使其仍无法满足许多应用需求,因此探索新型、稳定、性能优异的二维材料成为当前研究的热点。本文以金属有机框架(MOFs)二维纳米片、单质二维材料碲烯以及γ-石墨炔为研究对象,将其制成可饱和吸收体应用于Nd:YAG全固态激光器中,实现了多种波长的稳定调Q脉冲激光输出。主要研究内容如下:1.制备了层状γ-石墨炔纳米片并均匀分散于蓝宝石基底。使用扫描电镜显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱表征了材料的特性,用紫外-可见-红外分光光度计测量了二维γ-石墨炔纳米片的线性透过率。研究了样品非线性透过率随入射功率密度的变化关系,从中得到了饱和光强、调制深度等参数。以Nd:YAG晶体为增益介质,将制备好的二维层状石墨炔纳米片插入平凹谐振腔,实现了波长为1.06 μm的全固态被动调Q激光运转,证实二维层状石墨炔纳米片具有良好的近红外可饱和吸收特性。2.研究了以自下而上法制备的汞化石墨炔有机金属纳米薄片(MGONs),对其结构进行了分析,利用开孔Z扫描技术研究了不同波长下两种二维纳米片HgL1、HgL2的可饱和吸收性能。3.利用样品的可饱和吸收性质搭建了 1.06 μm全固态被动调Q激光器,研究了 HgL1、HgL2两种纳米片在不同条件下的调Q脉冲激光特性,包括退火过程、样品配体浓度,以及不同的耦合输出透过率等。4.使用液相剥离法制备了碲烯纳米片,借助扫描电镜显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对其性质进行了表征。研究了二维碲烯纳米片的线性/非线性透过性质,得到了饱和光强、调制深度、损伤阈值等参数。在此基础上,使用平凹谐振腔实现了波长为1.06和1.3 μm的全固态被动调Q激光运转,证明碲烯在近红外波段具有优良的可饱和吸收性能。经过系统性研究,γ-石墨炔具有较高的损伤阈值和较好的储能效果,但调制深度较低,调Q性能较为不理想;金属化石墨炔具有较高的损伤阈值、宽的调制深度和大的饱和强度,并且能够通过调控配体浓度精确控制厚度,但脉冲宽度和峰值功率不如碲烯;碲烯具有较低的泵浦阈值和较好的调制效果,在低泵浦阈值调Q中能展现较好的调制效果,但损伤阈值和饱和强度较低,样品容易损坏。总的来说,几种材料在某些方面都展现出了各自的优势,但也都有各自的缺陷。