高重复频率、高单脉冲能量、皮秒量级脉宽的超短脉冲激光器正在被广泛地应用在物理、医学、光通讯、工业精密加工、激光测距、高速光纤通信技术、国防等领域。目前光纤激光器以其体积小、稳定性高、光束质量好、转化效率高的优势迅速占据了激光器市场的一角,同传统的全固态激光器一起在各个领域发挥着它们的光和热。光纤与固体结合的超短脉冲激光融合了光纤激光器和全固态激光器的综合特性,具有结构紧凑、高稳定性、单脉冲能量高、成本低等优点,因此开展光纤与固体结合的超短脉冲激光的研究在学术和应用上都具有非常大的意义。本论文对此进行了详细的理论和实验研究,主要内容分为下面几部分:第一部分,阐述了超短脉冲激光的研究意义和发展,介绍了高重复频率皮秒激光再生放大器的研究现状。第二部分,对再生放大器的理论进行研究,其中主要研究了两种增益介质的特性,重点介绍了再生放大四能级激光速率方程,对再生放大过程中倍周期现象给出了理论解释,比较了端面泵浦和侧面泵浦两种半导体泵浦方式,然后对再生放大系统光学谐振腔的理论进行分析。第三部分,对高重频高能量再生放大器进行实验研究。首先介绍了再生放大器工作原理和类型,然后根据设计再生放大器需要注意的几个关键问题,分别进行再生谐振腔型的设计,选择合适的普克尔盒和高压驱动电源,最后分析了再生放大过程中增益介质饱和特性。选用全光纤锁模皮秒激光器作为再生放大器的前端,连续泵浦Nd:YAG晶体作为固体放大部分进行实验,根据需要我们对其进行了样机化设计。最终获得中心波长1064nm,重复频率1-5kHz,稳定的单脉冲输出,重频1kHz时,脉冲宽度14.8ps,单脉冲能量达1.43mJ,重复频率5kHz时,最大平均功率2.5W,单脉冲能量0.5mJ。对更高重复频率下脉冲输出不稳定性给出了解释,得出脉冲往返次数、激光晶体上能级寿命寿命及热透镜效应是影响高重复频率再生放大输出脉冲稳定性的关键因素。第四部分,对光纤与固体结合皮秒激光再生放大器研究进行总结与展望