超快脉冲在经济、军事和生活的各个方面都有很多应用。通过模式锁定可以获得超快脉冲,与其他锁模激光器相比,光纤激光器具有稳定性高和结构简单紧凑等诸多优点。传统的锁模方式虽然已经相当成熟,但在成本上还是较高,限制了光纤激光器的应用和普及,而纳米材料被用来制备可饱和吸收器件,其在集成方式和成本方面均具有明显的优势。本论文从激光器腔型、可饱和吸收体等方面对锁模光纤激光器进行了研究,得到了双孤子光纤激光器和多种孤子共存光纤激光器等。本论文的主要研究内容如下:1.在线形腔中,利用光纤光栅（fiber Bragg grating:FBG）搭建了带宽和波长灵活可调的滤波系统,实现激光在不同波长处交替产生。在偏振控制器的控制下,脉冲可以在不同的波长处输出。通过使用光纤光栅作为反射镜得到了双孤子光纤激光器。我们在双孤子光纤激光器中得到了多种类型的束缚态孤子和离散型平衡距离的束缚态孤子,研究了束缚态孤子之间平衡距离的理论模型,并数值模拟束缚态孤子之间的相互作用过程。2.在环形腔中,通过色散管理技术调控腔内的色散情况,实现了展宽孤子和耗散孤子分别输出的超快脉冲光纤激光器。利用衰减器控制腔内激光的运行方向,腔内正方向上（clockwise）的色散为正常色散,从而耗散孤子可以在正方向上输出。腔内反方向上（counter-clockwise）的色散近似为零,从而展宽脉冲可以在反方向上输出。由于两个子腔的非对称性,两种锁模脉冲并不能在腔内同时形成。两种孤子的虽然具有相近的中心波长,但是脉冲宽度和光谱带宽各不相同。3.通过将线形腔和环形腔结合起来获得了混合腔结构,实现了传统孤子和耗散孤子同时输出的超快脉冲光纤激光器。利用光纤光栅作为反射镜,在环形腔中镶嵌进去一个线形腔。本腔中存在着两个子腔,一个处于反常色散情况下的线形腔,一个处于正常色散情况下的环形腔。线形腔以两个反射光谱在1550nm的FBG作为反射镜,输出中心波长为1550 nm的传统孤子。环形腔输出中心波长为1594 nm的耗散孤子。两种脉冲具有完全不同的光谱形状、脉冲宽度和脉冲能量等,在相互作用过程中,两种脉冲彼此穿过对方而保持其孤子特性不变。数值模拟验证了实验结果。4.利用纳米材料的可饱和吸收特性作为锁模器件,得到了新型锁模光纤激光器。通过碳纳米管与D型光纤上溢出倏逝场的相互作用,实现了锁模脉冲在1529、1531、1532和1556 nm处交替产生,且在最大泵浦功率550 mW下,仍然可以稳定输出超短脉冲。利用二碲化钼（MoTe₂）的可饱和吸收特性,将超薄的二碲化钼薄膜转移到光纤跳线头上实现了超快脉冲的输出。以二碲化钼薄膜制成的可饱和吸收体具有优异的调制深度,具有一定的应用价值。5.介绍TIWDM（Tap-Isolator-WDM）三合一器件的原理和结构。我们利用TIWDM三合一器件,有效的减少光纤激光器中器件的数目,缩小光纤激光器的体积。通过将TIWDM三合一器件的WDM端尾纤换成增益光纤,实现超快脉冲输出,减少光纤激光器中的光纤焊点,使光纤激光器更加紧凑,从而进一步微型化锁模光纤激光器。