2μm波段处的激光具有众多独特的应用。首先,大多数半导体在2μm波长处都是透明的,可将激光聚焦到特定的目标层上进行精密微加工。其次,2μm激光对塑料和薄膜等材质的处理更有效。最后,水分子的吸收峰值在2μm波长附近,2μm波段激光对生物组织的处理也会更有利。因此在2μm波段处产生激光及探究其相关特性具有重大意义。与此同时,自相似脉冲凭借其良好的传输特性吸引了越来越多的关注。这种具有抛物线型的自相似脉冲很好的解决了传输中脉冲强度受限的问题,它在高功率传播时,脉冲不会变形,具有较好的抵制光波分裂的能力,并且具有严格的线性正啁啾从而能够有效压缩获得高功率超短脉冲。因此,本文主要针对在2μm波段处产生的自相似脉冲进行仿真分析,并根据2μm自相似脉冲的放大和压缩展开研究,具体工作内容如下:（1）根据色散和非线性的相关理论知识,通过分步傅里叶算法求解用来描述脉冲在光纤中传输的非线性薛定谔方程,同时探究了自相似脉冲的产生机制以及在2μm波段产生自相似脉冲的特殊性,为后续研究提供理论依据。（2）建立了掺Tm³⁺自相似脉冲光纤激光器理论模型,通过调整腔内净色散的值,使得腔内净色散在0.02ps²～0.08ps²范围时,激光器产生了稳定的2μm自相似脉冲,同时采用控制变量法,分析了腔内净色散、增益系数、可饱和吸收体、谐振腔长度和输出耦合比等参数在一定范围内对2μm自相似脉冲的峰值功率、半高全宽（Full Width at Half Maximum,FWHM）、单脉冲能量以及脉冲持续时间产生的影响,仿真结果表明:通过调整系统参数能够改变输出脉冲特性。最后搭建了掺铥自相似脉冲激光器的实验结构用以实验验证;（3）建立了掺Tm³⁺光纤放大器理论模型,用来对产生的2μm自相似脉冲进行放大。同样,利用MATLAB软件进行仿真,分析了初始脉冲形状、脉冲宽度、放大器中高数值孔径单模光纤（Ultra-High NA,UHNA7）的长度等参数对2μm自相似脉冲时域和频域演化产生的影响。仿真结果表明:任何形状的初始脉冲最终都能演化成为自相似脉冲,并且与脉冲宽度和谐振腔长度有关。（4）将被放大的自相似脉冲进行压缩,采用非光纤色散补偿、普通单模光纤和色散渐减光纤这三种方式对脉冲进行压缩,针对每种压缩方式的不同特点对获得的脉冲进行分析,最终获得了功率为35.09k W,脉冲FWHM为391fs的超短脉冲。