碲烯具有宽带吸收、高迁移率和独特的拓扑性质，在红外光学应用领域被寄予厚望。本团队利用化学气相输运方法制备了高结晶性碲烯纳米片；结合精准的端面转移技术，获得了利于光纤集成的可饱和吸收体；基于碲烯的非线性饱和吸收特性，在1.55 μm波段实现了稳定的被动调Q脉冲输出，中心波长约为1558 nm，脉冲宽度约为1.44 μs，重复频率在87~133 kHz范围内可调。本研究结果拓展了新型碲烯纳米材料的应用场景，为可调谐脉冲激光提供了解决方案。

展示了一种环形腔全固态单纵模被动调Q激光器。采用激光二极管（LD）侧面泵浦的环形腔消除空间烧孔效应，实现谐振腔内纵模数量的稳定；通过标准具控制激光器相邻纵模间的净增益差，实现高单纵模率激光输出。激光器以10 Hz的重复频率运行，脉宽为23.6 ns，单脉冲能量为 6.1 mJ。该激光器在输出能量以及单纵模率方面具有较好的稳定性，其相对标准差为1.56%，当连续记录一万发脉冲时，单纵模率为100%。

利用初始透过率为89.5%的Co∶MgAl₂O₄ 晶体作为1.3 μm波段的可饱和吸收体,采用双镜谐振腔,实现了1319 nm Nd∶YAG激光器的高效率、低阈值被动调Q运转。当抽运功率为10.0 W时,获得平均输出功率为490 mW,最窄脉冲宽度为18.3 ns,重复频率为17.5 kHz,对应单脉冲能量为28.1 μJ,峰值功率高达1533 W的脉冲激光。结果表明,Co∶MgAl₂O₄晶体在1.3 μm处具有良好的可饱和吸收特性。

利用Nd∶YAG/Cr4+∶YAG键合晶体被动调Q和S波片得到亚纳秒径向偏振光。采用峰值功率为30 W、脉宽为120 μs、重复频率为1 kHz的脉冲半导体激光端面抽运方式，得到了脉冲宽度为878 ps、单脉冲能量为76.8 μJ的调Q激光脉冲输出，其重频不稳定性小于±0.003%，幅值不稳定性小于±3%。然后通过在键合晶体后插入偏振片和S波片的方式，得到纯度大于96%、单脉冲能量为27.5 μJ的亚纳秒径向偏振光。

从被动调Q 四能级激光器的速率方程出发，通过引入光学参量振荡(OPO)有效转换截面的概念，建立被动调Q 单谐振内腔光学参量振荡器(IOPO)的理论模型。推导考虑晶体吸收、走离效应、模式匹配等参数的单谐振IOPO增益表达式以及有效转换截面表达式。利用Runge-Kutta 法数值模拟IOPO 的动力学特性，讨论信号光脉冲的建立过程，分析耦合输出镜的信号光反射率对抽运光和信号光间的能量转换过程以及信号光脉冲的建立时间和脉冲宽度的影响，结果表明，信号光反射率存在一个最优值为0.85。将模拟结果和实验结果进行比较，两者的吻合度较好。对理解被动调Q 单谐振IOPO 的工作机理及IOPO 系统的优化设计提供理论依据。

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。

利用种子诱导生长法制备了长径比为5的金纳米棒，测量了它的吸收谱，结果表明该纳米棒具有较宽的吸收带(800～1 600 nm)。进一步测量了它的非线性吸收性质，结果表明它在1.56 μm波长处具有可饱和吸收特性，有望被用于实现被动调Q脉冲激光的输出。将该可饱和吸收体置于掺铒光纤激光器腔内，当泵浦功率增至30 mW时开始有稳定的调Q脉冲激光输出，输出激光的工作波长为1.56 μm。当泵浦功率为205 mW时，可获得的最大输出功率约6.9 mW，脉冲能量达219 nJ。研究结果表明，这种新型可饱和吸收体在脉冲激光领域具有广阔的应用前景。

全固态被动调Q激光技术在产生皮秒脉冲方面有较快发展。与锁模激光器相比, 被动调Q皮秒激光器成本低、结构简单、易于校准光路, 避免了锁模激光器结构复杂、机械敏感度高、光路校准困难等缺点, 并且同样能够输出单脉冲能量可观、重频合适的皮秒量级短脉冲, 因此拥有较高的实用价值。本文讨论了全固态被动调Q皮秒激光技术领域的两种典型技术路线以及对调Q皮秒脉冲输出的后续处理技术, 包括非线性技术和激光放大技术等, 并介绍了国内外相关研究团队在该领域所做的工作及其突破性进展。

报道了一种LD端面抽运Nd:YAG陶瓷，以GaAs作为饱和吸收器件的全固态被动调Q激光器。当抽运功率为23.3 W时，最大平均输出功率为2.06 W，相应的光光转换效率为8.8%，斜效率为9.9%，最高重复频率、最大单脉冲能量、最短脉冲宽度和最大峰值功率分别为49.5 kHz，41.6 μJ，17 ns和2.44 kW。

为了研究被动调Q激光器脉冲的波形对称特性，采用数值求解Nd∶YAG晶体Cr⁴⁺∶YAG被动调Q激光耦合速率方程组的方法，获得了激光脉冲的波形，绘制出了“脉冲对称因子”与饱和吸收体初始透过率和输出镜反射率的关系曲线图；并根据脉冲波形的不对称性，更精确地计算了脉冲宽度及其与饱和吸收体初始透过率和输出镜反射率的关系。得到参量b=0．6时，脉冲波形对称；b=0．78时，脉宽最小的结论。结果表明，可以通过调整b参量来优化被动调Q脉冲波形对称性和脉宽。