非线性频率转换技术可以使得一台辐射波长固定的激光器,产生不同波段的相干光。自1961年Franken等人成功实现SiO₂倍频的红宝石紫外激光输出。非线性频率转换的技术首次被人们认知,1962年光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillation,OPO）理论首次由Kroll提出,OPO作为可以有效获取中红外,近红外波段相干光源的技术手段,引起了越来越广泛的关注。1.5-1.6μm近红外人眼安全波段处于大气传输窗口,近年来高峰值功率、窄脉冲宽度、高稳定性的近红外激光在激光雷达、遥感、环境监测、医疗、风速检测、机动车无人驾驶、强光光学、超短脉宽研究和工业加工等领域都有着重要的研究意义和应用价值,目前对于高峰值功率亚纳秒光学参量振荡器的研究同样也变的炙手可热。采用半导体激光器（Laser Diode,LD）泵浦的全固态主被动双损耗调制的基频激光极大提高了脉冲峰值功率,优化了脉冲稳定性并压缩了脉冲宽度。通过主被动双损耗调制技术获得的基频光泵浦内腔光学参量振荡器（Intracavity OPO,IOPO）可以实现高峰值功率、窄脉冲宽度、高稳定性的IOPO输出。主被动双损耗调制技术是将主动调制器件和被动被饱和吸收体相结合共同作用在激光谐振腔内,使得脉冲稳定性提高,脉冲宽度变窄,峰值功率和单脉冲能量都大大提高的一种技术。二硫化钨（Tungsten disulfide,WS₂）二维（two dimension）纳米材料因其具有独特的光电特性,光致发光效应,超级电容转换,和良好的非线性吸收效应,作为被动可饱和吸收材料应用于本论文研究。论文主要研究的内容总结如下:（1）本论文用到的少层WS₂是通过电子束蒸发（Electron beam evaporation,EBE）结合后硫化法制备的2.5 nm厚的3层可饱和吸收体（Saturable absorber,SA）。对样品材料的光学显微镜图、扫描电子显微镜图、拉曼光谱、原子力显微镜图进行详细的分析,利用功率计扫描法,通过实验和理论计算获得WS₂非线性透过率曲线。（2）对Nd³⁺:YVO₄和Nd³⁺:GdVO₄晶体的物理性质和激光特性进行研究,实验研究了WS₂被动调Q激光器的输出特性。并对比了单声光调制器（AOM）主动调Q激光器和AOM+WS₂主被动双损耗调Q激光器的各方面输出参数,在相同情况下AOM+WS₂主被动双损耗调Q激光器获得的脉冲宽度更窄、峰值功率更高,瞬时能量更大更加有利于进行非线性频率转换。（3）介绍了KTP晶体的相位匹配理论,分析了非线性晶体的热效应和晶体内温度分布不均匀导致的折射率梯度分布现象。折射率梯度分布会影响OPO转换过程中走离效应的增大和非线性系数的降低,从而影响OPO的转换效率。（4）对比了AOM单声光调Q激光泵浦IOPO和AOM+WS₂主被动双损耗调Q激光泵浦IOPO两个实验,实验观察到WS₂的插入损耗和非线性可饱和吸收效应可以使得部分热量集中与材料处,缓解非线性晶体内的热效应,使得整个系统平均输出功率、单脉冲能量、峰值功率都持续上升且明显被优化。（5）通过AOM+WS₂主被动双损耗调Q锁模（Q-switched and mode-locking,QML）激光继续泵浦IOPO实现高峰值功率亚纳秒信号光输出,利用同步泵浦理论优化实验装置模型,随着入射泵浦功率的升高实现单锁模脉冲运转的光学参量振荡器。