本文对半导体可饱和吸收镜(SESAM)和掺Yb3+锁模光纤激光器进行了理论和实验研究。论文工作的主要内容总结如下:一、简述了超短脉冲激光的发展和应用;锁模光纤激光器的发展和优点;半导体可饱和吸收镜的发展。二、介绍SESAM的基本概念,包括微观特性、宏观特性、设计要求、基本类型等。讲解了SESAM设计基本原理,并设计了运用于1064nm固体激光器,运用于1064nm光纤激光器、运用于800nm的固体激光器、运用于1550nm的固体激光器的SESAM。计算表明在半导体可饱和吸收镜上镀膜,不仅能够提高其的损伤阈值,而且能够调节调制深度的大小。采用柠檬酸的新腐蚀方案,对1550nm宽带SESAM进行了腐蚀实验。采用氨水和HF酸,对800nm宽带SESAM进行腐蚀实验,测试结果能够实现自启动的飞秒锁模,并观察到双脉冲现象。实验测试SESAM应用于Nd:YVO4固体激光器能够实现皮秒锁模,脉冲宽带为50ps。三、半导体可饱和吸收镜的损伤阈值的测量。简单介绍了飞秒激光同材料的相互作用,实验装置及过程,并对800nm的SESAM不同脉冲宽度的比较,800nm的SESAM不同类别的比较和1064nm的SESAM镀膜与不镀膜的比较,从而指导实验提高损伤阈值。四、介绍Yb3+的双包层锁模光纤激光器的基本原理,包括Yb3+能级结构、光谱特性、双包层光纤的特性、光纤激光器的锁模基本原理,包括克尔效应型被动锁模基本原理和利用半导体可饱和吸收镜来实现被动锁模的基本原理,以及自相似脉冲产生理论。五、对掺Yb3+锁模光纤激光器的实验研究。首先设计利用SESAM实现皮秒锁模实验装置和利用非线性偏振旋转实现飞秒锁模的实验装置。并且搭建一台连续光状态的激光器,得到的最好结果是在泵浦功率为2W的情况下,最大输出功率500mW,光-光转换效率在25%以上,激光中心波长为1090nm。利用SESAM进行锁模的实验研究,由于时间原因,目前没有实现锁模的结果,只获得调Q脉冲。六、总结本文主要工作,前景展望。