超快激光具有高重复频率、窄脉冲宽度、高峰值功率等特点,在精密加工、医疗、生物、物理、化学等领域具有广泛的应用。随着高功率半导体激光二极管(Laser Diode,LD)的快速发展,Yb3+离子掺杂的激光晶体与陶瓷在超快激光输出性能上的优势日益凸显。以LD作为泵浦源,利用Yb3+离子掺杂的不同晶体与陶瓷作为激光增益介质的超快激光方面研究已成为目前热点研究领域。激光锁模技术是目前获得超快激光的主要途径。其中,半导体可饱和吸收镜(Semiconductor Saturable Absorber Mirror,SESAM)由于具有设计灵活、易自启动、系统稳定等诸多优点,使得SESAM已成为产生超快激光的常用锁模器件之一。本文主要采用SESAM作为锁模元件,分别对以稀土Yb3+离子作为掺杂的硅酸盐晶体Yb:GYSO、Yb:YSO,以及石榴石结构Yb:YAG陶瓷、Yb:CaGdA1O4晶体超快激光特性开展了系统研究,以期拓展产生近红外波段高性能固体超快激光的有效途径。主要研究内容如下:1.首先对固体超快激光的特点、应用领域及发展历程进行了综述归纳,详细地描述了常用主动和被动锁模技术的原理,特别是对SESAM锁模技术的锁模物理运行机制进行了系统介绍。其次,针对稳定锁模激光谐振腔结构进行了设计,并介绍了超快激光常用的色散补偿技术。最后,总结分析了掺杂Yb3+离子激光陶瓷与晶体的共同优点与其之间的差异。2..以SESAM作为锁模元件,分别对Yb3+离子掺杂硅酸盐激光晶体Yb:GYSO和Yb：YSO的飞秒超快激光特性进行了对比研究,分析了 Yb:GYSO、Yb:YSO晶体孤子锁模(Soliton Mode Locking,SML)运转下的非线性效应。3.以SESAM作为锁模元件,采用Yb3+离子掺杂石榴石结构Yb:YAG陶瓷和Yb:CaGdA104晶体分别实现了锁模激光运转,并分别研究分析了超快激光特性。