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随着高功率激光二极管(LD)的出现，激光二极管泵浦的固体激光器取得了飞速的发展。LD泵浦的全固态脉冲激光器有诸多优点：能够输出高的峰值功率、窄的脉宽、高光束质量的激光脉冲，体积小、重量轻、结构牢固、寿命长、工作稳定、高效率。而且由激光二极管激光器输出的皮秒量级的脉冲在军事、工业、医疗和科研等领域应用非常广泛。由于激光增益介质是固体激光器的重要组成部分——取得激光突破的重要途径便是激光材料的创新与发展。CaF2作为一种传统的晶体材料，也是目前综合性能比较优良的光学材料，在工业应用和科学研究方面一直有非常重要的地位。稀土离子掺杂的CaF2晶体也表现了更加优异的激光性能。本文对Nd3+，Yb3+离子掺杂的CaF2晶体的全固态激光器进行了系统地研究。首先以Nd,Y:CaF2作为激光增益介质，分别研究了它的连续激光特性和以Cr4+:YAG作为可饱和吸收体的被动调Q激光特性。其次基于Yb,Y:CaF2晶体，对它的连续激光特性和以石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模激光特性进行实验研究。论文主要由以下几方面组成：1.简单介绍了CaF2晶体的性质和结构特点，回顾了CaF2晶体的历史和发展进程。综合描述了Nd,Y:CaF2晶体以及Yb,Y:CaF2晶体各自的特性和应用，分别介绍了相应的研究历史与发展进程。2.基于用温度梯度法(TGT)成功生长几种不同掺杂浓度的Nd,Y:CaF2和Yb,Y:CaF2晶体，设计了不同的谐振腔，实现五种掺杂浓度的Nd,Y:CaF2晶体的连续激光运转。比较几种Nd,Y:CaF2晶体的输出光谱特性，得到掺杂浓度为1%Nd,10%Y:CaF2出光性能最佳，获得输出波长为1057nm，最大输出功率高达488mW的连续激光。首次实现了LD直接泵浦的不同掺杂浓度的Yb,Y:CaF2晶体的连续激光运转。经过对比发现掺杂浓度为5%Yb,5%Y:CaF2的晶体输出激光性能最佳，以此晶体为增益介质，我们得到最大平均输出功率为746mW的连续激光。3.详细地介绍了被动调Q原理及技术。选择光学性能优良，技术相对比较成熟的Cr4+:YAG作为可饱和吸收体，首次实现Nd,Y:CaF2激光晶体的在1微米波段附近的被动调Q运转。根据腔型设计理论，设计一个简单的V型折叠腔。当吸收功率为1.63W时，可获得的最大调Q输出功率高达120mW，相应的调Q脉冲的最窄脉宽和最高重复频率分别为132ns和6.2kHz。4.全面的阐述了被动锁模的原理与技术理论。用腔型设计软件计算得到最佳的谐振腔腔型。首次使用石墨烯（graphene）作为可饱和吸收体，实现LD直接泵浦的5%Yb,5%Y:CaF2激光晶体的被动锁模激光输出。得到重复频率为98MHz，输出波的中心波长为1.05μm的锁模脉冲。相应的最大平均输出功率为204mW，单脉冲能为2.08nJ。