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短脉冲激光在国防军事、工业加工、医疗美容、大气监测和科学研究等领域有很重要的应用，作为实现短脉冲激光的重要元件——可饱和吸收体的发展很大程度上影响着它的发展。早期的有机染料、色心晶体等材料由于毒性大、不稳定等缺点逐渐被淘汰，近期较成熟的过渡族金属离子晶体和半导体可饱和吸收镜由于响应谱带窄、工艺复杂等缺点满足不了日益发展的激光技术。石墨烯这种独特的二维材料作为可饱和吸收体成功的实现脉冲激光以来，由于它具备卓越的物化性能，尤其是作为可饱和吸收体具备较宽的响应谱带、非饱和损耗低和制备简单等优点，为人们探索新型优质的可饱和吸收体提供了一个全新的思路。本文以二维材料为中心，对几种类石墨烯材料比如过渡金属硫属化合物的WS2、MoSe2，拓扑绝缘体的Sb2Te3以及MoS2/石墨烯异质结等二维材料在全固态激光上1.0μm-3.0μm波段的应用做了一系列研究，旨在探索新型优质的可饱和吸收体。具体的研究内容有: 1.利用水热法合成出大量物相纯净的WS2纳米片，实现了1.0μm和2.0μm波段性能优异的短脉冲激光输出。在1.0μm波段，以Yb∶GAB激光晶体为增益介质，首次实现了三波长被动调Q脉冲激光，其最短脉宽为440ns，最大平均输出功率和最大单脉冲能量分别为140mW和1.3μJ，波长中心分别坐落在1044.9，1045.6和1048.5nm，相应的频差为1.92，7.94和9.86THz，通过进一步的混频，非常有利于得到太赫兹激光。在2.0μm波段，得到了以WS2为饱和吸收体的全固态调Q激光，其最窄脉宽为430ns，为同类型可饱和吸收体调制的调Q脉冲激光中的最短脉宽，相应的最大平均输出功率和最大单脉冲能量分别为488mW和5.422μJ。 2.首次研究了MoSe2纳米花在全固态激光上的饱和吸收性能，特别是在1.0μm、2.0μm波段上的被动调Q激光性能。在1.0μm波段，首次采用熔盐法生长的Yb∶GMB晶体作为增益介质进行窄脉宽激光性能研究，经过调制，得到脉冲激光的最短脉宽为446ns，相应的平均输出功率为91.8mW，重复频率为75.12kHz。在2.0μm波段，选用Tm∶YAP晶体作为增益介质，经过调制，最终得到了最窄脉宽为360ns的窄脉宽激光，最大平均输出功率为466.3mW，相应的单波长能量为4.239μJ。 3.首次研究了Sb2Te3纳米片这种拓扑绝缘体在全固态激光上的饱和吸收性能。以Yb∶GAB激光晶体作为增益介质，最终得到了最短脉宽为678ns的1.0μm稳定脉冲序列，相应的重复频率为88.34kHz，平均输出功率为81mW，最大单脉冲能量为0.917μJ。接着，以Tm∶YAP激光晶体作为增益介质，得到了最短脉宽为533ns的2.0μm稳定脉冲序列，相应的重复频率为101kHz，平均输出功率为542mW，最大单脉冲能量为5.366μJ。 4.研究了MoS2/石墨烯异质结二维材料红外波段的饱和吸收性。以此异质结纳米材料为饱和吸收体，首次实现了1.0μm波段的多波长被动调Q激光输出，以及在2.0μm波段、3.0μm波段的的被动调Q激光输出。其中，在1.0μm波段，获得最窄脉宽370ns，相应的最大平均输出功率为102mW的脉冲激光输出，其波长中心分别为1047.2nm和1049.6nm，频差为0.66THz;在2.0μm波段，获得最窄脉宽473ns，相应的最大平均输出功率为533mW的脉冲激光输出;在3.0μm波段，获得最窄脉宽355ns，相应的最大平均输出功率为112mW的脉冲激光输出。实验证明，MoS2/石墨烯异质结二维材料是一种优异的宽带可饱和吸收体材料，这种异质结结构对克服两种单独材料的缺点优化激光性能是一种有效的手段。