3μm超短脉冲激光在军事、医疗、科技等领域具有广泛的应用前景,目前已被应用于光谱学、远距离传感、频率计量、自由空间通讯、激光手术、激光探测和测距、导弹制导和中红外非线性光学高效率泵浦。因为光纤激光器具有结构简单紧凑、稳定性高、散热性好、光束质量高以及成本低的特点。所以3μm波段的锁模光纤激光器是激光器领域的一个重要发展方向,受到了激光器领域研究人员的广泛关注。本文主要对3μm被动锁模光纤激光器进行数值仿真研究和实验探究。在数值仿真研究部分,本文首先推导了描述激光脉冲在增益光纤中传输演变的耦合金兹堡-朗道方程（G-L方程）。然后分析了基于可饱和吸收体（SA）和非线性偏振旋转（NPR）结构的被动锁模光纤激光器原理,并建立了不同腔形、不同锁模原理的被动锁模光纤激光器数学模型。最后基于建立的锁模光纤激光器数学模型,对3μm被动锁模Ho³⁺/Pr³⁺共掺ZBLAN光纤激光器进行了数值模拟研究。结果表明,通过在NPR锁模光纤激光器腔内加入SA,可使得激光器系统对增益光纤的长度选择更为宽泛,对泵浦强度的限制更低,对腔内的激光偏振状态要求更低,通过调节偏振波片,更容易出现稳定锁模脉冲输出。在实验探究部分,我们首先基于液相沉积（LPE）方法制备出了高质量的多层黒磷（BP）材料,并制作了调制深度为41.2%,饱和强度为3.767MW/cm2的黒磷可饱和吸收体（BPSA）。基于BPSA,我们获得了脉冲宽度为8.6ps,重复频率为13.987MHz,脉冲能量为6.28nJ,输出功率为87.8mW的2866.7nm锁模脉冲激光。成功的证实了二维材料黒磷作为3μm波段SA产生脉冲的可能性。另外,我们尝试搭建了基于NPR+半导体可饱和吸收镜（SESAM）的3μm混合锁模Ho³⁺/Pr³⁺共掺ZBLAN光纤激光器。结果发现混合锁模光纤激光器中NPR结构并没有发挥等效可饱和吸收体的作用,仅SESAM发挥脉冲调制作用产生了调Q脉冲。通过实验和仿真模拟,我们分析了此现象的原因并给出了实验装置的改进方案。在混合锁模光纤激光器系统中,当泵浦功率无法进一步提升时,为了结合NPR和SESAM的优点产生锁模脉冲输出,应当选用低饱和能量的SESAM,并且要充分考虑到腔内能够产生的脉冲强度水平设计增益光纤的长度。最后,我们设计了适用于采用1550nm、2000nm和2870nm三种波长的脉冲激光器作为泵浦源产生中红外超连续谱的的As2S3悬吊芯高非线性光纤,并基于广义非线性薛定谔方程对所设计的三种光纤中的超连续谱产生进行了仿真优化。通过优化,在仿真模拟中,我们利用2870nm的锁模脉冲作为泵浦源,在纤芯直径为5μm、零色散波长为2825nm的As2S3悬吊芯光纤中获得了光谱带宽1.5-13μm的宽带中红外超连续谱。