本文对基于国产新型Na⁺,Yb³⁺:CaF₂晶体的全固态锁模激光器进行了系统地实验和理论研究。首次在该晶体的激光器中成功压制了自调Q的趋势,实现了连续光运转和连续锁模运转,并通过腔内色散补偿获得了飞秒级锁模脉冲;理论分析了两种常用腔型中该晶体的热透镜效应及其调整方法;实验观察了热效应对激光光束质量影响,提出减小温差是改善光束质量的关键。论文的工作主要包括以下几个方面:一、综述了CaF₂晶体、Yb³⁺:CaF₂晶体以及新型Na⁺,Yb³⁺:CaF₂晶体各自的特性和应用,分别介绍了相应的研究历史与发展进程,并重点阐述了新型Na⁺,Yb³⁺:CaF₂晶体的特点和优势。二、利用ABCD矩阵计算方法,分析了在平凹腔和三镜折叠腔中Na⁺,Yb³⁺:CaF₂晶体的负热透镜效应对稳定区间的影响。提出了在热透镜影响下获得最佳激光运转状态的腔调节方法,这对于实验具有指导意义。三、通过实验发现,晶体中的热效应是影响激光光束质量的主要原因,并通过简单的实验证明了是温差（而不是温度）直接导致了这种光束畸变。由此提出通过减小晶体温差来改善光束质量的可行建议。四、通过对Na⁺,Yb³⁺:CaF₂晶体自调Q趋势的有效压制,我们在该晶体的激光器中首次实现了连续光和连续锁模运转;连续光运转的阈值为吸收泵浦功率750mW,斜效率为46%, SESAM锁模时的最大平均输出功率为800mW,脉冲宽度约为886fs;再利用SF10棱镜对在激光腔内进行色散补偿,最终获得飞秒级的锁模脉冲序列,最窄脉冲宽度约为406fs,光谱宽度为3nm,中心波长为1043nm,相应的时间带宽乘积为0.335。这是目前该晶体激光器最好的实验结果。