全固态超短脉冲激光器有着极其重要的研究和应用价值。自锁模是一种实用的超短脉冲产生技术。自锁模技术最先开始应用于实现飞秒(fs)脉冲。近年来,人们发现使用自锁模技术同样可以产生皮秒脉冲,同时随着皮秒激光加工行业的兴起,人们对自锁模技术的研究开始转向实现皮秒(ps)脉冲激光。相比其他常用激光晶体(如Nd:YVO4,Nd:GdVO4等),Nd:YAG晶体具有很高的热导率、超大的荧光线宽、较高的抗损伤阈值、成本较低等优势,是一种技术成熟的激光晶体。并且Nd:YAG晶体可以适应高强度激光泵浦,便于实现高功率脉冲激光器。因此Nd:YAG脉冲激光器具有重要的研究价值。本文在国内外尚无对Nd:YAG1.3μm自锁模激光器的报道情况下,率先对其展开了研究,为以后实现大功率、体积小、产品化的Nd:YAG 1.3μm皮秒脉冲激光器奠定了基础。全文内容主要如下:(1)研究了自锁模理论,对自锁模的动力学过程、自启动予以分析和探究。在此基础上探究了有效非线性强度对自锁模稳定输出的影响。(2)自行设计并实验研究基于Nd:YAG1.3μm自锁模激光器。通过优化设计,在Nd:YAG晶体非线性折射率较低的情况下实现了自锁模脉冲的稳定输出。同时,改变谐振腔腔型、腔镜参数、腔长、耦合系统等腔参数设计,进行了对比实验,探究了腔参数对自锁模脉冲输出稳定性、锁模阈值、光-光转换效率等的影响。当泵浦功率为15W时,锁模脉冲最大平均功率可达3.65W,光-光转换效率为24.3%,单脉冲能量为2.37nJ。(3)实现了基于Nd:YAG/V:YAG 1.3μm调Q锁模脉冲的稳定输出。当泵浦功率为15W时,输出脉冲的最大平均功率为1.01W,调Q锁模脉冲重复频率为4.6KHz,调Q包络脉宽为24.4ns,锁模脉宽小于195ps。