双包层光纤激光器相比传统的固体激光器结构紧凑、散热性良好、光束质量高等优点，目前已经广泛应用于通信、工业加工等诸多领域。双包层掺铥光纤激光器输出波长在2微米附近，处于人眼安全波段。是一种极具发展潜力的中红外光源。石墨烯是一种近年来快速发展的二维纳米材料，石墨烯在很宽的波长范围内具有优良的可饱和吸收性能，将石墨烯作为可饱和吸收器件，与双包层掺铥光纤激光器结合有望得到性能良好的被动调Q脉冲输出。围绕基于石墨烯的掺铥光纤激光器被动调Q，本文进行了理论和实验研究，主要的工作内容和创新点概括如下:　　建立较为完整的、光纤激光器通用的行波模型，涵盖了线型腔、环形腔结构的光纤激光器，通过动态边界条件将续波(CW)、主动/被动调Q集中到了同一个模型中去，该模型相比传统的点模型理论精度有了很大提高。基于有限差分理论，推导出了模型的算法。并采用C/C++将算法实现。　　讨论了光纤激光器的扰动因素，首次建立了含有随机扰动项的掺铥光纤激光器行波模型。通过数值求解随机偏微分方程组，分析了激光器受到扰动后的稳定性，补充了传统的弛豫振荡理论。　　通过数值计算，研究了掺铥光纤激光器调Q脉冲输出的特性。研究了主动调Q多脉冲峰的现象。首次理论预言了主动调Q的掺铥光纤激光器也会存在主脉冲峰劈裂的现象，并对此现象给出了理论解释。论述了石墨烯可饱和吸收的物理过程，建立了描述石墨烯可饱和吸收的速率方程，首次采用行波模型研究了基于石墨烯的掺铥光纤激光器被动调Q输出特性。　　通过端面耦合，制各了石墨烯锁模器，利用掺镱激光测试了多种石墨烯的可饱和吸收性能。　　尝试采用等离子体溅射沉积碳制备石墨烯，但是未获成功，对沉积到的碳膜提出了一种潜在的应用方向。