固态飞秒激光器输出脉冲具有极短的脉宽、极高的峰值功率等优点,在工业加工和科学研究等领域具有广泛的用途。在飞秒激光器中,实现飞秒激光的主要方式是利用Kerr透镜锁模或基于半导体饱和吸收镜（Semiconductor saturable absorption mirror,SESAM）的被动锁模技术。由于Kerr透镜锁模运行在谐振腔稳区边缘,对谐振腔设计的要求极高,飞秒激光器的性能在很大程度上取决于谐振腔设计。SESAM的制备需要昂贵复杂的外延生长技术和繁琐的后期处理过程,制备成本高。最近出现二维过渡金属碳（氮）化物（MXene）二维材料,不仅制备工艺简单、成本低,还具有许多优异的可饱和吸收性能,为发展飞秒激光器件提供了新平台。因此,发展激光器谐振腔设计方法与新型可饱和吸收体具有十分重要的意义。本文主要针对Kerr透镜锁模谐振腔的设计展开了理论与实验研究;并研究MXene新型可饱和吸收体的非线性光学特性,探究利用MXene启动Kerr透镜锁模的钛宝石超快激光器。论文的主要研究研究内容包括如下几个方面:1、Kerr透镜锁模谐振腔设计理论研究。提出一种基于传播圆图解法设计Kerr透镜锁模谐振腔的方法,该方法简单、直观、易于分析,具有广泛的适用性;利用该方法给出了两种能够实现Kerr透镜锁模的等效两腔镜的谐振腔模型,由该模型可轻易地获得多腔镜Kerr透镜谐振腔;研究对Kerr透镜谐振腔的理论极限峰值功率进行研究,并提出了一种提高Kerr透镜锁模输出峰值功率的方法;最后,利用ABCD矩阵对该方法设计的Kerr透镜锁模谐振腔进行数值模拟,证明该设计方法的正确性。2、基于Kerr透镜锁模的固态飞秒激光器的实验研究。根据上述的理论研究成果,我们搭建了Kerr透镜锁模的钛宝石飞秒激光器,实现了脉冲中心波长801.639 nm、脉宽140 fs、半高全宽7.185 nm、重频82.3 MHz、信噪比40 dB、平均输出功率519 mW的高稳定飞秒激光脉冲。3、研究了二维材料过渡金属的碳（氮）化物（MXene）的稳定性及非线性光学特性。研究结果表明Ti₃C₂T_x分散在重水溶剂的稳定性明显优于异丙醇（IPA）溶剂,在重水溶剂中,Ti₃C₂T_x的分散更加均匀且未出现团聚;Ti₃C₂T_x在800 nm波段附近具有明显的可饱和吸收特性。最后,搭建了Ti₃C₂T_x启动Kerr透镜锁模的钛宝石锁模激光器,获得了调Q锁模脉冲。