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高平均功率、高光束质量的皮秒光纤激光器在医疗、材料加工及二次谐波产生等领域有着广泛的应用。尤其在材料加工当中,皮秒光源是实现精细化加工的重要途径,而且绿光光源相对于对应的红外光源有着更为优良的特性,因此,绿光激光源在激光加工领域有着更为广泛的需求。对于激光光源来讲,调制器件是最关键的部分。近年来,由于以SESAM为代表的可饱和吸收体具有造价高、工艺复杂、损伤阈值低等缺点,这促使科研工作者不断地寻找性能更为优良的可饱和吸收体予以替代。在这种背景下,二维新材料逐渐进入了人们的视野。本文首先使用掺镱非保偏大模场面积光子晶体光纤(PCF)作为增益介质,对新制备的二维新材料碲化铋和二硫化钼为可饱和吸收体的调Q锁模激光器进行了实验和研究。此外,还开展了双包层掺镱光纤放大器及其倍频绿光激光器的理论和实验研究。论文主要工作如下:第一部分利用二维新材料碲化铋和二硫化钼开展了实验研究。首先,介绍了光纤激光器的锁模机制并推导出脉冲在光纤中的传输方程。其次,分别对二维新材料碲化铋和二硫化钼基本特性和制备过程进行了详细介绍,并利用扫描电子显微镜和拉曼光谱图等方式对其进行了表征。接下来,开展了大模场面积光子晶体光纤调Q锁模激光器实验研究,实验中,将已制备好的碲化铋和二硫化钼可饱和吸收体分别插入谐振腔内,均获得了调Q锁模脉冲输出。使用碲化铋可饱和吸收体实验中,获得了最大平均功率为185mW,中心波长1035nm,脉冲宽度500ns的调Q锁模输出。使用二硫化钼可饱和吸收体的实验中,获得了最大平均输出功率555mW,中心波长1033nm,脉冲宽度280ns的调Q锁模脉冲输出。这两个实验结果证明了二维新材料Bi2Te3和MoS2是一种比较有前景的可饱和吸收体,可以应用在光纤激光器中。最后,我们利用SESAM又进行了对比实验,实现了稳定的连续锁模运转。第二部分利用光子晶体光纤锁模激光器为种子源,采用MOPA结构对两种不同长度的掺镱光纤分别进行放大实验研究。当采用3.0m长的25/250双包层光纤时,在有效注入功率43.3W下,获得了平均放大光功率为12.53W的锁模脉冲输出,脉宽4.1ps;当采用1.6m长的30/250双包层光纤时,在同样的泵浦光注入功率下,获得了平均放大光功率为18.10W的锁模脉冲输出,脉宽1.6ps。实验中,并未发现明显的非线性效应。第三部分在上述掺镱大模场面积光纤放大器基础之上进行了倍频过程的理论分析和实验研究。首先,从麦克斯韦方程组出发,推导出二次谐波产生的耦合波方程。其次,对相位匹配理论和相关非线性BBO晶体作了详细介绍。紧接着,采用BBO晶体的Ι类角度相位匹配(θ=23.2°,φ=0)开展了倍频实验研究,在16.7W的基频光(1040nm)入射功率下,获得了1.143W的倍频绿光(520nm)输出。最后,对倍频效率低的原因做了分析,指出,倍频过程需要一个良好的基频光作为前提条件。今后的工作重点应该放在研制出高功率、高光束质量、窄线宽的激光器作为泵浦光源上面,采用合适的非线性晶体,以实现高光光转效率的倍频输出。