在过去的二十年中,研究者们花费了大量的时间与精力来研究基于不同的饱和吸收体的激光器,从而获得更加优秀的超快激光脉冲输出。其中包括半导体可饱和吸收镜(SESAM),碳纳米管,石墨烯,转移金属硫化物,拓扑绝缘体和黑磷等。在这些材料当中,SESAM因其具有高度的灵活性和稳定性,使得它作为饱和吸收体的应用最为广泛。但是,由于SESAM造价昂贵、制作复杂和它狭窄的工作波长范围使得科学家们对他的研究止步不前。石墨烯的出现,引起了研究者们的广泛关注。它所具有的宽的饱和吸收范围和超快的响应时间等优点使其在饱和吸收体的应用中掀起了一波热潮。然而,较低的饱和吸收系数和带隙的缺失使其在需求强的光物质相互作用的情况下受到很大的限制。随后,研究者们发现转移金属硫化物(二硫化钼,二硫化钨)作为饱和吸收体展现出出色的吸收性能和带隙可调等优点,因此许多课题组将其作为饱和吸收体插入到光路当中并获得了很多优秀的激光脉冲输出。此外,研究者们可以通过在转移金属硫化物中引入合适的缺陷,使其在红外和中红外波段获得超快激光脉冲输出,但是在这种情况下制备合适的转移金属硫化物的过程非常的复杂。基于拓扑绝缘体的饱和吸收体因为其无能隙的表面金属态和0.35eV的间接带隙同样也受到了研究者们的广泛关注。除了上面提及的石墨烯、转移金属硫化物和拓扑绝缘体,黑磷作为一种新型的二维材料,其优秀的光电特性也使其作为饱和吸收体促进了光电子学的发展。然而,这些二维材料本身所具有的无效的光物质相互作用的特性使得非线性光学发展陷入瓶颈,同时也大大限制了它们在超快激光当中的应用。因此,研究人员至今仍在努力寻找具有超快响应时间、宽的饱和吸收区、强的光相互作用、低廉的成本、制备工艺简单等特点的新型饱和吸收体。本文致力于发现与研究新型纳米材料,通过研究其非线性光学性质,来评估其能否作为饱和吸收体应用到超快激光当中,并通过一系列实验最终获得了优秀的激光脉冲输出。论文的主要研究内容如下:1.简单介绍了石墨烯和铟锡氧化物的结构、特性和制备方法,对石墨烯的非线性光学性质和铟锡氧化物作为饱和吸收的潜力做了简单的分析。此外对调Q光纤激光器和暗孤子光纤激光器做了简单介绍。2.通过利用开孔Z扫描技术研究了石墨烯、金纳米棒和石墨烯与金纳米棒复合材料的非线性光学性质。发现与单一的材料相比,复合材料拥有更加优秀的非线性光学响应,从而证明了石墨烯与金纳米棒复合材料具有作为饱和吸收体的潜力。3.用共沉淀方法制备了颗粒大小均匀、质量优秀的ITO纳米晶体。通过将ITO纳米晶体制备成饱和吸收体并将其插入到掺饵光纤激光器中我们获得了稳定的调Q脉冲输出。结果表明ITO纳米晶体在超快激光的应用中具有巨大的研究潜力。4.通过优化制备过程,我们制备了更加优秀的ITO饱和吸收体。利用该饱和吸收体我们在1.5μm波段获得了稳定的暗孤子脉冲输出。该实验成功的证明了基于ITO的饱和吸收体也可以应用于其他类型的光纤和固态激光器来获得超快激光输出,从而推动了超快激光的进一步发展。