全固态脉冲激光器因具有结构简单、激发波长多样、光束质量好、脉冲能量高等优点,在国防、精密加工、医疗及科研等领域都有着极为广阔的应用。产生脉冲激光的技术主要包括调Q和锁模技术。半导体可饱和吸收镜(SESAM)是目前最成熟和应用最为广泛应用的被动锁模器件,目前,国外对SESAM的研究已趋成熟,而国内则还处于发展阶段,目前性能良好的SESAM主要被国外公司垄断。由于SESAM生长工艺复杂且价格昂贵,近些年来,一些二维纳米材料,包括碳纳米管(CNT)、石墨烯、氧化石墨烯(GO)、拓扑绝缘体(TI)、过渡金属硫化物(TMD)、黑磷(BP)等,被发现具有可饱和吸收效应,并被制备成调制器件且成功应用于固体,光纤激光器中以产生超短脉冲激光。这些新型吸收体材料因一般具有吸收波段宽,响应时间快,制备方便简单,价格低廉等优点而成为近年来的研究热点,然而,由于多数纳米材料本身的不稳定性导致新型宽带可饱和吸收器件的损伤阈值较低,并且不成熟的制备工艺也使得器件的插入损耗过大,阻碍了新型纳米材料吸收体在高功率固体脉冲激光器中的应用。基于以上背景,本论文围绕全固态激光器,分别研究以国外SESAM,国产SESAM,以及制备的氧化石墨烯可饱和吸收器作为调制元件进行固体激光实验。论文的主要工作包括:1.在调Q和锁模原理的基础上,深入研究了固体SESAM锁模激光器的谐振腔设计和热稳定性分析,创造性的提出一个判定谐振腔内关键位置的基模光斑半径与我们所期望的值的符合程度的参数,并给出利用此参数,借助MATLAB设计具有超大稳区,且稳区内激光模式参数稳定,热稳定性良好的折叠谐振腔的方法。2.将国外及国产SESAM作为调制元件,以Nd:YVO4为激光晶体,用于基于上述理论设计好的具有良好参数的同一激光腔内进行固体激光锁模实验,分别获得了 9.1 W,5.7 W的高功率锁模脉冲输出,脉冲重复频率108.28MHz,斜效率分别为31.7%和28%。3.利用液相剥离法和Langmuir-Blodgett拉膜技术,在反射式银镜上制备基于氧化石墨烯的反射式可饱和吸收器。表征测量了吸收器件的反射率,SEM图像,拉曼光谱,调制深度等参数,并将其应用于固体激光器的,获得了最大3.2W的调Q锁模脉冲输出,斜效率高达31%。