本论文对能用于光纤通信系统、光孤子通信系统和量子通信系统的激光源Cr4+：YAG激光器系统进行了研究。首先，对代表Cr4+：YAG激光器的三能级固体激光器系统速率方程理论、半经典理论及全量子理论进行了简要描述；论述了Cr4+：YAG晶体的能级图、吸收谱和发射谱，计算了Cr4+：YAG晶体的温度特性；分析了腔内增益和损耗对Cr4+：YAG激光器的输出功率影响；计算了Cr4+：YAG晶体的增益色散、材料色散以及在激光器系统中进行色散补偿时引入的棱镜对带来的色散；其次，对在Cr4+：YAG激光器中如何获得调谐激光输出的方法进行了阐述。最后，对Cr4+：YAG激光器能用于孤子通信和量子通信的光源能产生基态孤子脉冲进行了理论上的分析及在实验上需要注意的问题的阐述，并对激光器的频率稳定性进行了研究。