二极管激光器端面泵浦的2μm的超快全固态超快激光器具有结构简单?效率高?稳定性高?寿命长?输出能量大?峰值功率高?光束质量好等优点,广泛用于科研?工业?军事?医疗等领域,包括材料加工,高场物理学,时间分辨光谱学和非线性光学频率转换、医疗诊断。锁模技术是获得超短脉冲激光的有效途径,激光晶体是实现固体激光输出的必备光学器件,饱和吸收材料是获得超短脉冲激光的核心元器件,本文的主要工作是从理论和实验两个方面围绕MoS₂材料深入开展被动锁模Tm:YAG激光技术研究。首先,深入研究Tm:YAG晶体吸收光谱和荧光光谱特性,根据该晶体光谱性深入研究该晶体吸收截面和发射截面参数,为Tm:YAG激光器激光输出提供依据。在光谱特性研究的基础上,深入研究Tm³⁺准三能级系统速率方程理论,揭示Tm:YAG晶体实现2μm波段输出机理,探索泵浦光与振荡光匹配模式对激光特性的影响。其次,对二维过渡金属硫化物材料MoS₂的物理性质以及相应的饱和吸收体制备技术进行深入研究。深入探索MoS₂饱和吸收体表征技术,通过拉曼光谱?扫描电镜和透射电镜等测试手段获得MoS₂饱和吸收体作为锁模器件的必要参数。采用2μm脉冲激光泵浦MoS₂饱和吸收体,深入研究该饱和吸收材料的非线性吸收特性,得出制备的饱和吸收体的非线性重要参数饱和吸收强度、调Q原始透过率分别为37.94m J/cm²、2.9%和89.2%。最后,以相关理论为基础,进行以MoS₂为饱和吸收体的Tm:YAG激光器被动调Q和被动锁模研究。在被动调Q Tm:YAG激光器的研究过程中,深入研究双镜平凹谐振腔连续波和被动调Q模式Tm:YAG激光输出特性,验证了MoS₂材料的饱和吸收特性。在被动调Q模式下,Tm:YAG激光器在118.6k Hz的输出重复频率下输出脉冲宽度为为655 ns,其最大的平均输出功率为1340m W,相应的光束质量因子M_x²=1.16和M_y²=1.19。在被动锁模激光的研究背景下,搭建了以MoS₂为饱和吸收体的Tm:YAG四镜折叠腔被动锁模激光器,并研究其获得的较优良的输出性能。四镜腔腔长为646mm,相应的Tm:YAG激光器的重复频率为232.2MHz,输出的超快激光信噪比为43.6d Bm,脉冲宽度为280ps,并获得了200m W的最大平均输出功率,对应的光束质量因子为M_x²=1.06和M_y²=1.02。