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激光二极管（LD）泵浦的全固态脉冲激光器在通讯、军事武器和医疗等领域有着广泛的应用。其具有结构紧凑、脉冲宽度窄、峰值功率高、稳定性好、光束质量高等优点。近年来,以人工晶体为基础材料的全固态激光器向实用化快速发展,人工晶体是LD泵浦全固态激光器的重要组成部分,一代材料、一代器件,它们的变更影响着固体激光器的性能和发展方向。四能级结构掺钕(Nd3+)的锗酸铋（BGO）和硅锗酸铋（BGSO）立方晶体,由于具有光输出高、晶体密度大、化学稳定性好、机械强度高和光学性能好等优势,在固体激光领域崭露头角。从理论和实验上通过对Nd:BGO和Nd:BGSO晶体结构、离子的发光特性、能量传递及其与晶格相互作用的研究,全面表征了它的激光特性,使用新型可饱和吸收体（saturable absorber,SA）实现了晶体的脉冲激光输出,减小了实验过程中激光晶体的热效应,获得了结构紧凑高效的小型全固态脉冲激光器,同时也为该类晶体的优化生长提供了一定的参考依据。本文的主要研究内容如下:1.回顾了全固态激光器的发展历程和脉冲激光原理。介绍了Nd:BGO和Nd:BGSO晶体的发展状况和晶体性能。同时简要介绍了两种新型可饱和吸收体—铋烯纳米片（Bi-NSs）和氧化铟锡纳米线阵列（ITO-NWAs SA）,并对可饱和吸收材料的结构和特性进行了阐述。2.采用微拉下降法成功生长了Nd:BGO晶体,并且在波长为880 nm的LD泵浦下实现了连续和脉冲激光运转。对Nd:BGO晶体的能级和光谱特性进行了分析,理论验证了使用波长为880 nm的泵浦源直接对该晶体进行泵浦的可能性。阐述了直接泵浦法减少量子亏损发热的原理,并通过使用不同波长（808 nm和880 nm）的LD泵浦Nd:BGO晶体进行实验验证。进一步以Cr4+:YAG作为可饱和吸收体,实现了不同泵浦下该晶体脉冲激光性能的对比。通过比较Nd:BGO晶体在不同泵浦下的连续和脉冲激光性能,我们发现使用880 nm LD直接泵浦的方法,可以提高激光器的效率、能量和光束质量。3.使用超声法成功制备了Bi-NSs材料,并且对该材料进行了表征。用Z扫描的方法,测量了可饱和吸收体在1μm波段的调制深度和可饱和通量,实现了Bi-NSs材料作为可饱和吸收体在1μm固体激光器中的应用。得到了基于Bi-NSs SA的Nd:BGO被动调Q激光器。4.对Nd:BGSO晶体的结构性能和光谱特性进行了表征,研究了LD泵浦的连续和被动调Q Nd:BGSO激光器。比较了不同泵浦波长下（808 nm和880 nm）Nd:BGSO激光器的连续激光性能。在连续激光器性能最佳时,将Bi-NSs SA作为调制器件,实现了Nd:BGSO的被动调Q脉冲激光运转。将其与在相同实验条件下Nd:BGO激光器的结果进行分析对比研究,证明了Nd:BGSO晶体是一个更有潜力的激光晶体。5.设计了LD泵浦Nd:BGSO锁模谐振腔,使用SESAM实现了调Q锁模激光运转。在波长为880 nm泵浦的Nd:BGSO激光器中实现了超短脉冲输出。实验获得的最大平均输出功率为0.176 W,最短脉冲宽度为1.531 ns,所对应的脉冲重复频率为54.35MHz。6.使用化学气相沉积法（CVD）制备了ITO的一种纳米结构-ITO-NWAs,并将ITO-NWAs材料应用于固体激光器。在近红外波段对该材料的非线性进行表征,得到了它在不同波段的调制深度和可饱和通量。系统的研究了ITO-NWAs作为SA在近红外波段的脉冲激光性能,实现了基于ITO-NWAs SA的宽波段被动调Q激光器,证实了ITO-NWAs作为宽带可饱和吸收材料的潜力。接下来将该材料应用于上一节结构紧凑的Nd:BGSO连续激光器内,实现了被动调Q脉冲激光输出。通过研究发现,ITO-NWAs材料具有较好的化学稳定性、较高的损伤阈值、较大的光学非线性和调制深度,有望发展成为一种高效的超快光学调制器。