Cr⁴⁺∶YAG激光器的激光波长可以在1.3～1.6μm调谐，处于光通信和人眼安全波段，并且Kerr锁模的Cr⁴⁺∶YAG激光器能够产生中心波长位于1.50μm附近、脉冲宽度只有几十个飞秒的超短脉冲序列，是近红外波段进行非线性光学和光谱学研究的理想光源，因此Cr⁴⁺∶YAG激光器可广泛的应用于光纤通信技术、光电子器件、光孤子系统、量子通信、远距离传感、光通讯、光谱学、激光医疗、激光测距、光电对抗、激光技术等领域，具有广泛的应用前景。本文的主要研究内容有：1．综述了可调谐激光技术概念、分类和工作物质，概括了Cr⁴⁺∶YAG激光器的国内外研究进展。2．以速率方程理论为基础，从泵浦光的聚焦位置、光束发散角、泵浦光和振荡光光斑大小、输出耦合率等方面对腔模匹配进行了理论研究和数值模拟。3．分析了锁模的关键技术，研究了Cr⁴⁺∶YAG锁模激光器中初始脉冲的形成；以无像差理论和非线性ABCD矩阵理论为基础，给出了Kerr透镜灵敏度的δ参数，对Cr⁴⁺∶YAG锁模激光器的腔参数进行了理论研究，介绍了Cr⁴⁺∶YAG锁模激光器的启动元件半导体可饱和吸收镜（SESAM）。4．测量了泵浦光的束腰，理论分析了Cr⁴⁺∶YAG激光器的热效应，计算得出了Cr⁴⁺∶YAG晶体的热焦距，分析了热效应的补偿方法。5．自行设计了高性能的双折射滤光片（BF）等关键器件，理论模拟了其在各个波长的透过率，根据模拟可以确定其最佳厚度。6．设计了连续运转和锁模运转时三镜折叠腔和四镜折叠腔的腔型。