随着激光加工产业的发展和进步,加工精细度的不断提高对激光器提出了更高的要求。为获得窄脉宽、稳定性良好的皮秒激光输出,使用可饱和吸收体进行锁模是一种行之有效的方式。本文研制了一台MOPA（Master Oscillator Power-Amplifier）结构的SESAM锁模超快激光器,在保持窄脉宽的同时获得了高功率、高光束质量的皮秒锁模激光输出,可以应用于激光微细加工、激光“冷加工”领域。具体研究工作如下:1.通过经验公式分析了影响SESAM锁模激光器输出功率的因素,并推导了种子源以及放大级的激光放大理论公式,通过MATLAB进行模拟分析得出输出光功率与泵浦光功率的近线性关系。2.研究了SESAM锁模的基本理论,详细介绍了可饱和吸收镜（SESAM）的各项宏观参数,包括饱和恢复时间、调制深度、非饱和损耗、饱和通量和饱和光强。3.通过建立激光入射Nd:YVO₄晶体的稳态模型,研究了温度梯度与入射功率之间的关系。使用COMSOL模拟软件对分别对10W、30W、60W、120W入射功率条件下的热分布进行了模拟,得到了晶体处于稳态时的热分布特点和温度最高点处横、纵向的温度分布趋势,分析了温度分布对激光器运行的影响。4.设计并研制了SESAM锁模激光振荡器,包括种子源和RTP选单装置两部分。实验结果表明:当其他参数不变时,种子源输出的功率大小随泵浦功率增大而增强;最终获得稳定良好的锁模脉冲,输出波长为1064nm,锁模脉宽为16.3ps,最高输出功率达3.39W,在x方向和y方向上的光束质量M²因子分别为1.12和1.07,光-光转换效率为38%。5.设计并研制了激光放大器来进一步测试SESAM锁模超快激光器种子脉冲的放大特性,搭建了三级功率放大器。其中,第一级放大器为四程行波放大器,在泵浦光功率为18.66W时,种子光功率被放大至3.84W;二级放大器为双程行波放大器,当泵浦光功率为31.7W时,信号光平均功率被放大至16.19W;最终经过第三级单程行波放大器,当泵浦光功率为100.4W时,信号光平均功率被放大至35.7W,激光脉宽为16.9ps,在x方向和y方向上光束质量因子M²分别为1.36和1.32,得到了理想的脉宽和良好的光束质量,在保证了脉宽的同时得到了高功率的激光输出,为同类型的激光器提供了设计参考。