皮秒激光脉冲具有高峰值功率、高光束质量等特点，有利于材料的精细加工。特别是能量为微焦耳量级的皮秒激光脉冲在高精度、低热损伤激光加工领域有着重要应用。通常情况下，由皮秒振荡器直接产生的皮秒激光脉冲的单脉冲能量低，一般仅为纳焦耳量级，从而限制了它的应用。而腔倒空锁模激光器是提高单脉冲能量简单有效的方案，以降低脉冲重复频率为代价，不需要引入复杂的放大系统。本论文主要工作内容是采用激光二极管(LD)端面泵浦Nd∶YVO4晶体、半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动锁模的电光腔倒空锁模皮秒激光器的研制工作，将半导体可饱和吸收镜锁模技术和腔倒空技术结合起来，直接从锁模皮秒振荡器中获得单脉冲能量微焦耳量级的皮秒激光脉冲。主要内容有:　　(1)介绍了SESAM被动锁模、偏振输出的大功率Nd∶YVO4皮秒振荡器的研制工作。从锁模原理出发，分析了SESAM被动锁模的过程，通过模拟设计和实验论证:在泵浦功率为17.9W时，获得了重复频率58.57MHz，平均功率2.83W的稳定连续锁模皮秒脉冲，光-光转化效率16％;进一步提高泵浦功率，输出功率可达5W以上。　　(2)介绍了电光腔倒空锁模皮秒激光器的研制工作。从调Q基本原理出发，论述了电光腔倒空技术与普通电光调Q技术的不同及其在腔倒空锁模激光器中的应用。在稳定的连续锁模皮秒振荡器中插入电光开关，获得了重复频率1Hz～10kHz连续可调的腔倒空锁模皮秒脉冲输出。实验中采用RTP和BBO两种电光开关，分别得到了所加高压、脉冲延时、脉冲持续时间的最佳值。在泵浦功率17.9W时，获得了单脉冲能量12.5μJ、重复频率10kHz、脉冲宽度24.7ps的激光脉冲输出，光谱中心波长1063.98nm，光谱半宽0.17nm，时间带宽积1.13，平均光束质量因子M2=1.5。