超快光纤激光器转换效率高、脉冲质量优、结构紧凑，作为优质的超短脉冲光源在光通信、精密测量、微加工和生物医学等领域发挥着重要作用。一方面，高效的锁模技术是超快光纤激光器的一个重要发展方向。近年来，二维材料可饱和吸收体的兴起为被动锁模光纤激光器注入了新的活力。另一方面，得益于腔内丰富的物理作用机制，通过合理配置激光参数可以产生不同类型的孤子脉冲。发展复用型的超快光纤激光器，实现不同类型脉冲的同时输出，从而满足多样化的应用需求，成为近年来的研究新趋势。
　　本论文以此为导向，开展锁模光纤激光器的复用技术以及关键器件——二维材料可饱和吸收体的研究。基于不同的锁模技术实现了两类复用型超快光纤激光器，分别获得孤子单体-孤子分子、传统孤子-耗散孤子的复用。本论文的主要研究内容包括：
　　(1)二维材料全光纤可饱和吸收体。通过超声液相剥离技术制备了单层的二维二硫化钨纳米材料，并分别结合微纳光纤和悬芯光纤研制了两种全光纤的可饱和吸收体，调制深度分别为3.0%和3.3%。
　　(2)孤子单体-孤子分子复用的超快光纤激光器。首先基于时频域的数学变换关系进行了孤子分子脉冲结构的仿真理论研究。接下来，在二维材料可饱和吸收体锁模的激光器中研究了不同脉冲结构的孤子分子现象，分别获得了紧密、松弛的孤子分子，以及六脉冲和八脉冲的孤子分子束缚态。同时，还观察到最高35阶的谐波锁模及其脉冲能量量子化现象。进一步地，在双波长锁模激光器内研究孤子单体与孤子分子的复用状态，分别探讨了孤子单体与均匀、非均匀的孤子分子的复用特征，实现了脉冲间距、数量和结构的调节。
　　(3)传统孤子-耗散孤子复用的超快光纤激光器。通过搭建主从腔复合的双向锁模激光器，在顺、逆时针方向引入相反的色散分布，获得传统与耗散孤子的复用状态。提出基于色散补偿光纤和啁啾布拉格光纤光栅的两种复用方案，分别获得了脉宽为646fs与428fs，以及3.96ps和8.17ps的传统/耗散孤子复用输出。进一步，利用双折射滤波实现了复用状态下带宽42nm的孤子和35nm的类噪声脉冲波长调谐与多波长锁模。