随着大功率高亮度激光二极管的迅速发展，近年来全固态激光器取得了巨大的成就并且广泛应用到工业加工、激光通信、生物医学以及基础科学等各个领域。探索具有更高功率、更短脉宽的新型全固态激光器具有十分重要的意义。其中薄片激光器由于具有极其优秀的散热性、能够输出极高的功率并且具有十分优秀的光束质量而越来越受到人们的青睐。针对这一背景，本文重点开展了采用新型超快激光介质的克尔透镜锁模振荡器以及高功率高重复频率克尔透镜锁模薄片振荡器的实验研究。同时还针对在光谱学领域具有重要应用的飞秒共振增强腔展开了研究。　　本论文的主要研究内容与创新体现在以下几个方面:　　1.研究分析了新型Yb∶YGG超快激光介质的特性，首次利用该晶体实现了克尔透镜锁模，获得了88 fs的脉冲宽度，是Yb∶YGG全固态激光器获得的最短的脉冲宽度。同时在不同的输出率下分别实现克尔透镜锁模，研究了输出耦合镜的输出率对克尔透镜锁模的影响。相关研究结果已经发表在OpticsExpress21，29867-29873(2013)上，并申请了国家发明专利(201310336756.9)。　　2.搭建了重复频率为100 MHz的克尔透镜锁模高功率Yb∶YAG薄片振荡器，并利用该振荡器输出的脉冲光通过差频效应产生中红外超连续谱。振荡器直接输出的功率为90 W，脉冲宽度为250 fs，经过大模场光子晶体光纤展宽并用啁啾镜压缩后，可以得到脉冲宽度为24 fs、平均功率为50 W的激光脉冲。基于该光源，利用LGS晶体开展了差频产生中红外激光的实验研究，得到了光谱覆盖6-13μm范围的中红外激光，相关研究结果已经发表在Opt.Lett.40，1627-1630(2015)和CLEO:2014 Postdeadline, paper STh5C.7(2014)上。　　3.采用不对称的腔型设计，开展了高重复频率克尔透镜锁模Yb∶YAG薄片激光器的研究，在缩短腔长的同时保持薄片晶体上足够大的模式尺寸，实现了重复频率200 MHz的克尔透镜锁模Yb∶YAG薄片振荡器，输出的平均功率为75 W，脉冲峰值功率为1.4 MW。通过采用平凸透镜代替凹面镜的方法，进一步将重复频率提高到了260MHz，这是目前国际上重复频率最高的锁模薄片振荡器。相关的研究结果已经发表在Opt.Lett.40，1627-1630(2015)上。　　4.进行了飞秒共振增强腔的初步理论和实验研究，搭建了四镜环形腔，通过内调制锁定技术成功实现共振腔与种子源振荡器的腔长锁定。锁定后腔内的功率是输入光的24倍。在共振增强腔内放置BBO晶体，可以获得392 mW的倍频光，大大提高了转换效率。