利用特殊的散热设计，在Tm∶ZBLAN玻璃激光器中实现连续和被动调Q锁模运转。分别采用透过率为1.5%、3%、5%的输出镜在激光连续运转时获得254 mW、296 mW、230 mW的最高输出功率。为了实现锁模运转，选用透过率为1.5%的输出镜，将透射式GaAs-SESAM作为锁模元件，出光阈值仅为131 mW，当吸收泵浦功率大于1.09 W时，实现了稳定的调Q锁模运转，最大输出功率为98 mW，调Q包络脉冲宽度为6 μs，重复频率为19.23 kHz，调Q包络下脉冲的重复频率为102 MHz，脉冲宽度约为800 ps，最大单脉冲能量为0.96 nJ。

利用固态反应烧结方法制做的混合三氧化物陶瓷Tm∶LuScO3作为激光增益介质，在全固态激光器中实现了稳定的调Q锁模运转。利用透过率为3%的输出镜获得最高连续光输出功率为257 mW，中心波长为1 993 nm，对应斜效率14.06%。以三种半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为锁模启动元件,系统分析了Tm∶LuScO3陶瓷激光器的调Q锁模运转特性，获得最窄锁模脉冲宽度在749~891 ps之间，重复频率121.9 MHz，对应的调Q包络脉冲宽度为50 μs，重复频率45.45 kHz，最高输出功率167 mW，中心波长为1 987 nm，对应最大单脉冲能量为1.37 nJ。

针对基于半导体可饱和吸收体(Semiconductor Saturable Absorber Mirror, SESAM)被动锁模光纤激光器脉冲底座宽和脉冲能量小的问题展开研究, 设计了一种线型腔结构的双SESAM锁模超短脉冲光纤激光器。首先, 通过增加SESAM个数的方式使得光脉冲在谐振腔中的一个振荡周期内多次经过可饱和吸收体, 有效增加了可饱和吸收体对光脉冲前后沿的吸收, 抑制了因泵浦功率过大而产生的调Q锁模效应, 有助于压缩脉冲宽度、提高单脉冲能量, 摆脱了因SESAM调制深度较低而对压缩脉冲宽度和提高单脉冲能量造成的限制。其次, 通过在系统中引入一段正色散光纤, 降低了因峰值功率过高而引起的非线性效应, 进一步提高了脉冲能量。最后, 在相同调制深度及饱和通量条件下, 与单SESAM锁模相比, 双SESAM锁模光纤激光器输出脉冲宽度由693 fs降低到449 fs, 缩短了35.2%, 脉冲能量由2.92 nJ提高到5.31 nJ, 上升45%。

目前,在被动锁模掺铒光纤激光器中,进行腔内色散补偿的方法主要包括:在激光谐振腔内熔接一段具有正常色散的光子晶体光纤、插入具有正常色散的光栅对，以及利用具有正常色散的啁啾光纤光栅等。针对目前腔内色散补偿方法存在的耦合效率低、环境稳定性差、色散量不易调节等不足，设计了一种由偏振合束器、色散补偿光纤和法拉第旋转镜构成的线形支路进行腔内色散精确补偿,采用透射式可饱和吸收体实现自启动锁模,并结合混合光器件,实验获得了重复频率为82.84 MHz、平均功率为10 mW、脉冲宽度为381 fs的飞秒脉冲保偏输出,作为种子源,可广泛应用于太赫兹产生、生物医学成像、超快光谱学等领域。

分别将氧化石墨烯可饱和吸收镜(GOSAM)与半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为可饱和吸收体，在同一掺铒光纤激光器中均实现了全光纤结构、稳定的锁模飞秒脉冲输出。实验用抽运源为中心波长974 nm 的半导体激光器，抽运1.4 m 长的吸收率为7 dB/m 的掺铒光纤，谐振腔总腔长约为12 m。以GOSAM 作为可饱和吸收体，当抽运功率为29 mW 时，激光器产生稳定的锁模脉冲输出，脉冲宽度最窄为703 fs，光谱中心波长为1557.67 nm，3 dB 带宽为3.91 nm。使用调制深度为18%的SESAM 作为可饱和吸收体，当抽运功率为32 mW 时也可得到锁模脉冲，脉冲宽度为542 fs，光谱中心波长为1561.5 nm，3 dB 带宽为5.41 nm。实验表明，新型激光锁模器件氧化石墨烯的可饱和吸收效应可与SESAM 媲美，且兼具价格低廉、制备简单的优势，在实现超短脉冲运转方面具有广阔的实际应用前景。

利用半导体可饱和吸收镜锁模技术, 在半导体激光侧面抽运Nd∶YAG晶体固体激光器Z型腔结构中实现了连续锁模运转, 获得输出功率356 mW、重复频率101 MHz、单脉冲能量3.49 nJ、脉冲宽度23.4 ps和中心波长1 064 nm的皮秒锁模激光输出, 测得光束质量M2因子约1.2.为了提升锁模脉冲的平均单脉冲能量, 实验研究了声光调Q开关与半导体可饱和吸收镜同时作用的调Q锁模激光器, 在提高锁模脉冲稳定性的同时, 将锁模平均单脉冲能量提高到406 nJ, 为连续锁模脉冲的116倍.

基于半导体可饱和吸收镜,实现了3 μm波段被动调Q光纤激光器平均功率瓦级输出.激光器最大平均功率为1.0 W,对应的最大脉冲能量及最大峰值功率分别为6.9 μJ和21.7 W.激光器斜效率为17.8%,最高重复频率为146.3 kHz,最小脉宽为315.0 ns.

对飞秒激光作用蓝宝石光纤产生超连续谱进行了实验研究。选用脉冲宽度为50 fs的飞秒激光器作为泵浦光, 9 cm蓝宝石光纤为非线性介质; 当激光器中心波长分别为1 200 nm、1 300 nm、1 400 nm 、1 500 nm时,在蓝宝石光纤输出端均可获得红外和可见波段的超连续光源; 为了寻求可见波段更好的超连续光源输出, 在实验装置中加入半导体可饱和吸收体(SESAM), 利用光纤端面和SASEM构成谐振腔, 通过SESAM的反馈实现多次作用光纤。结果表明, 在可见波段内能够获得460~780 nm平坦稳定的超连续光源输出。

提出并研究了一种线性腔结构的基于SESAM(半导体可饱和吸收镜)的被动调Q光纤光栅掺铒光纤激光器, 该激光器无需采用偏振控制器控制激光偏振态, 简化了调Q激光器的结构。该激光器的中心波长为1 549.975 nm, 阈值功率为143 mW, 斜效率为1.2％。当泵浦功率从149 mW增加到180 mW时, 脉冲重复频率从5.431 kHz增加到9.778 kHz。当泵浦功率为155 mW时, 激光脉冲的能量为5.6 nJ, 重复频率为6.538 kHz, 脉冲宽度为40 μs。