超短脉冲激光技术在军事国防，工业加工，光纤通讯，医疗，生物化学方面都有重要的应用。具体也可以应用于飞秒微加工领域，光学层析显微，以及超连续谱的产生等方面。而全光纤超短脉冲的产生相比于传统固体锁模激光技术有显著的优点，例如光纤激光器体积小，易于集成，对环境不敏感，相对稳定，可以实现自启动锁模运转，免调试。输出功率性能已经可以与传统固体激光器相比拟。产生超短脉冲的一个重要的方法就是锁模技术。锁模也分为主动锁模和被动锁模技术。本文主要研究被动锁模的机理，新方法及新现象，也重点开展了新材料作为可饱和吸收体在锁模光纤激光器方面的研究。　　本文的主要研究工作和创新点如下：　　1.通过对1.5μm的全光纤负色散锁模光纤激光器的研究，得到光谱宽度7.5 nm，脉冲宽度658 fs近变换极限的孤子脉冲。通过理论分析和实验研究，得到了净色散为负的孤子脉冲的一系列特性。在特定偏振状态和泵浦功率下可以产生束缚态脉冲，也叫孤子分子，从数值模拟上研究了孤子分子的演化特性。对稳定孤子分子和非稳态孤子分子运转区域也做了理论模拟，从理论上实现了孤子脉冲时间的间隔可控性。实验中在总色散为负的色散管理激光腔中能得到脉冲间距可调的大间距双脉冲运转状态，这个既不同于谐波锁模的等间隔特性，也不同于稳定的束缚态孤子，因而我们命名为准束缚态。　　2.对于负色散的脉冲激光已经研究很多，而对于极大色散区域的脉冲研究相对较少。基于此，我们通过增加谐振腔长度，研究了极大色散区域的脉冲特性以及演化规律。重点对700 m腔长的无波分裂脉冲进行研究，发现脉冲宽度随泵浦功率增加而增大，而峰值功率不发生变化，从而证明了Chang等人提出的负色散区域存在耗散孤子谐振现象的理论预言。　　3.在1μm区域，重点研究了“8”字型腔光纤激光器的运转特性和脉冲产生特性。可以得到中心波长20 nm调谐范围的锁模运转状态。研究了正色散区域的耗散型脉冲随泵浦功率增加的特性。脉冲远离变换极限，脉冲宽度在百皮秒量级。发现大啁啾脉冲能够容忍较高的非线性。在更大范围内，随功率增加不会出现脉冲分裂。为实现高能量无波分裂脉冲提供重要的实验依据。　　4.重点对环形光纤激光器进行了研究，能够分别得到类矩形光谱和钟型光谱的耗散型脉冲，脉冲宽度在十几个皮秒量级。通过利用频率分辨光学门（FROG）测量可知脉冲啁啾为线性。通过利用光栅对对脉冲压缩，可以得到102 fs的输出结果，是目前1μm波段全光纤谐振腔全正色散腔外压缩的最好结果。　　5.进一步利用线性色散相同介质对类矩形脉冲进行展宽可以得到纳秒级平顶锁模脉冲。利用频域和时域的严格傅里叶变换关系，可以通过对频域光谱整形进而控制时域脉冲形状，得到耗散型纳秒级脉冲可整形宽带光源。　　6.首次利用单壁碳纳米管在1μm区域实现波长可调谐和波长可切换锁模。研究发现存在两种机理促使波长可调谐。随泵浦功率增加实现波长可调谐锁模，改变腔内偏振态可以实现波长可切换锁模。　　7.利用啁啾光纤光栅以及长的光纤谐振腔实现1μm处光纤激光器的极大负色散和极大正色散的运转状态。在极大负色散下光纤激光器可以运转在孤子雨和孤子块状态。而在极大正色散区域，基于光谱滤波效应有效的抑制了受激拉曼散射，形成了纳秒级矩形脉冲。