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超短脉冲具有皮秒、飞秒量级的脉冲宽度,高脉冲重复频率,宽的光谱和高的峰值功率,在物理、生物学,OCT、激光光谱学、光通信和激光精细加工,非线性频率变换等众多领域具有广泛的用途。自1992年半导体可饱和吸收镜(SESAM)发明以来,由于SESAM激光器所具有的鲁棒性,紧凑性,廉价等优点,使得SESAM在飞秒和皮秒锁模激光器中得到了蓬勃的发展和广泛的应用。国外对SESAM及SESAM锁模激光器的研究已趋成熟,而国内则刚刚起步。在这样的背景下,本文利用国产SESAM,从理论和实验上研究了LD泵浦的Nd:YVO4被动连续锁模皮秒激光器,在17W泵浦功率下,获得了平均功率5.3W的连续锁模脉冲。论文的主要内容可概括为:1、概述了国际上SESAM锁模激光器的几个发展方向,着重介绍了SESAM锁模激光器在各个方向上所取得的最高水平。对大陆的发展情况也作了相应的介绍;2、详细地介绍半导体可饱和吸收镜,涉及SESAM的诞生,SESAM的宏观特性,SESAM的各种类型,三种锁模类型,如何抑制调Q锁模,SESAM的热损伤等;3、对LD端面泵浦激光器,侧面泵浦激光器的热效应进行了研究。利用光线追迹法和有限差分法模拟计算了LD侧面泵浦激光器中,激光棒吸收的泵浦光分布和温度分布,分析了不同的热传导系数对激光棒内温度的影响,后者随前者的增大而减小,且热传导系数有一个最优值;4、利用q参数,首次推导出等效像镜存在第二个解,在使用等效像镜法设计激光谐振腔时,该解在某些情况下更适用。用Visual C++编写了一个谐振腔设计程序,可直观方便地设计激光谐振腔。介绍了两镜直腔,三镜折叠腔,四镜Z型腔的设计方法,对常用的三镜折叠腔提出了改进方法,回顾并介绍了Z型腔的简单设计方法;5、在两镜直腔中,注入泵浦功率为16.42W时,获得了8.32W 1064nm连续输出。对三镜折叠腔,四镜折叠腔,五镜折叠腔锁模激光器进行了实验研究,分析了锁模波形中连续背景的存在原因。最终在五镜折叠腔中,获得了平均功率5.3W的连续锁模输出,注入泵浦功率17W,光-光转换效率31.2%,斜效率34.7%。同时对LD侧面泵浦Nd:YAG锁模激光器做了初步研究。