硅材料因其高折射率以及良好的光学特性成为集成光电子器件的基础材料,特别是基于SOI(silicon-on-insulator)结构的硅线波导具有色散可调、非线性高等特点,使得基于硅线波导的激光脉冲产生和压缩成为了可能。本论文着重研究了基于硅线波导双光子吸收和自由载流子吸收的激光腔内脉冲压缩和锁模的激光脉冲产生方法,以及基于硅基波导的激光腔外集成型脉冲压缩方法。通过硅基波导的结构和尺寸设计,配合适当的电学参数选择,合理调控硅基波导的色散和非线性效应,实现了激光脉冲在谐振腔内外的有效压缩。本论文介绍了激光脉冲压缩以及硅基激光器的研究现状,建立了基于硅线波导的脉冲压缩和锁模的理论模型,分析了影响输出脉冲特性的因素,模拟了泵浦电流、调制深度、调制信号占空比等电学参数对输出脉冲的影响。搭建实验系统,验证了模拟分析的结果。结果显示,小的调制信号占空比,大的调制深度和泵浦功率有利于产生更窄的脉冲输出。本论文还对基于硅基波导的谐振腔外集成型脉冲压缩方法进行了探索。分析表明,腔外脉冲压缩的一种典型原理是介质色散对脉冲啁啾的补偿,介质的色散越大越有利于实现器件的小型化。本论文针对以SOI硅线波导作为介质的集成型脉冲压缩方法,优化设计后达到0.078压缩因子所需的波导长度约为50cm。为缩短器件长度,本论文进而探讨了基于硅基线缺陷光子晶体波导的集成脉冲压缩方法,达到0.096压缩因子所需的波导长度仅为1.75mm。比较可知,增大波导色散对于减小器件体积更为有利。