近些年发展起来的飞秒激光刻写光波导技术是一种新兴的光波导制作技术,与传统的离子注入,离子交换,平板印刷等波导制备技术相比,它具有工艺设备简单灵活,成本低廉,并且可以实现真正意义上的三维结构光子器件的制作,在制作高密度集成的光子芯片方面表现了巨大的应用价值。本文主要利用重复频率为50 k Hz的近红外飞秒激光在掺镱的钇铝石榴石晶体上进行刻写光波导的研究,利用所制备的导光性能优良的光波导进行波导激光实验,并成功实现了输出波长为1030 nm的波导激光器。本论文的主要工作成果包括以下几个方面:1.研究了使用钛宝石放大器输出的重复频率为50 k Hz,中心波长为775 nm,脉冲宽度为160 fs的飞秒激光在掺Yb3+钇铝石榴石中刻写双线型光波导。实验显示波导具有偏振导光现象,偏振态平行于双线方向的激光可以导通,偏振态垂直于双线方向的激光不能导通。详细分析了双线间距,刻写速度和激光脉冲能量对波导形成的影响,在双线间距为30μm,刻写速度为400μm/s,脉冲能量为5.0μJ的条件下写入的光波导导光特性良好。利用近场模重建了该波导折射率二维分布,波导区域折射率相对于基质改变量的最大值为1.8×10-4,且该波导在940 nm半导体激光泵浦激励下,获得了1030.5 nm的连续激光输出,激光功率为4.7 m W。2.研究了利用飞秒激光直写技术在Yb:YAG晶体里制备管状压低包层光波导。通过刻写高折射率差的管状波导结构可以实现控制光波导的光场分布。在波长为940 nm最大输出功率为330m W的半导体激光器泵浦下实现了高效的激光振荡,激光输出波长为1030 nm。在波导激光实验中,分别研究了不同输出率的输出镜下所得到的激光输出性能,在输出率为50%时获得了波长为1030 nm的最大输出激光功率为68m W,斜效率为35%。在输出率为91%时获得了44%的最高斜效率,在输出率为10%时得到了70m W的最低激光阈值。所有这些良好的激光性能说明飞秒激光刻写Yb:YAG晶体对于实现集成光源具有巨大的潜力。3.利用重复频率50 k Hz,中心波长790 nm,脉冲宽度140 fs的飞秒激光脉冲在掺Yb3+磷酸盐玻璃中刻写双线型光波导。分别研究了双线间距,激光脉冲能量和刻写速度对波导形成的影响,并测试了不同刻写参数下波导的导光模式。实验结果表明:在双线间距为35μm,激光脉冲能量为1.0μJ,刻写速度为600μm/s的条件下写入的光波导导光性能最优;利用近场模式重建了激光诱导该波导的折射率二维分布,波导区域相对于基质的最大折射率改变为1.5×10-4,并利用散射法测试了波导的传输损耗,传输损耗为1.56 d B/cm。光波导具有偏振导光现象,偏振态平行于双线方向的激光可以导通,偏振态垂直于双线方向的激光不能导通。