超短脉冲光纤激光器结构紧凑，操作简单，性能稳定，而且在光频标、微加工、产生太赫兹、医学等领域具有重要的应用前景，由此引起了人们的广泛关注。目前飞秒光纤激光器的性能和稳定性已经取得了明显的进步，但要进一步提高脉冲的能量和质量，很多锁模理论和锁模方法还需要做进一步的研究。　　 本文的主要工作是研制在1.55 um波段上被动锁模飞秒掺铒光纤激光器，主要研究成果如下：　　 1．利用非线性偏振旋转锁模方法，仔细优化了色散和非线性管理，即在使用正常色散高浓度掺铒光纤提供高增益的同时，补偿普通单模光纤的反常色散，使得全光纤的展宽脉冲光纤激光器能够直接输出最短50 fs的超短脉冲，光谱宽度大于60 nm，平均输出功率大于50 mW，峰值功率达到23kW，输出的脉冲处于无波分裂状态，有效地提高了脉冲功率和质量。据所知，这是迄今为止世界上所报道的从全光纤结构的掺铒光纤激光振荡器中输出的最短脉冲结果。全光纤结构的飞秒激光器体积小，稳定性好，便于维护，泵浦转换效率高，实现了真正意义上的手提式飞秒激光系统。　　 2．利用半导体可饱和吸收体(SESAM)和保偏输出的四口的环形器进行联合锁模，优化了色散和泵浦功率，由此实现了自启动和环境稳定的锁模超短脉冲输出，脉冲宽度小于135 fs，光谱宽度达到64 nm。研究表明，半导体可饱和吸收体的使用使得激光器中可以不需要任何手动器件，只需在泵浦功率达到锁模阈值后即可实现自启动锁模，保偏光纤的使用使得锁模光纤激光器既可以实现激光的保偏输出，也可以进一步增强了环境稳定性。　　 3．研究发现，当展宽脉冲光纤激光器的总平均色散为正值时，腔内脉冲的展宽压缩比明显变大，非线性明显减小，激光器可以实现接近高斯型的70 fs的高质量脉冲输出，此时光谱形状和脉冲自相关信号的形状都可以很好地与高斯形状相吻合，而49 nm的光谱宽度也很好地吻合了高斯脉冲的变换极限，有效地提高了输出脉冲的质量和可用峰值功率。　　 4．本文还研究了飞秒光纤激光器中由于脉冲分裂和脉冲碰撞而产生的多脉冲束缚态。在泵浦功率提高到600 mW后，飞秒光纤激光器可以观察到最多六个脉冲的束缚态，脉冲间隔仅为1.99皮秒。光谱上也可以看到均匀分布的梳齿，相邻梳齿间的间隔为4nm，时域上的频率和频域上的频率可以对应起来。这是由于泵浦功率提高后脉冲产生分裂，分裂脉冲由于群速度不同而产生碰撞后发生色散和非线性改变，两者达到新的平衡后所出现的特有现象，而这种现象会限制脉冲的峰值功率的进一步提高，需要在实验当中尽量避免。　　 5．此外，利用自己搭建的飞秒光纤激光器在普通常规光纤中产生的超连续谱进行了实验和理论的研究，在仅仅10米的色散位移光纤(DSF)中就获得了超过300 nm的超连续谱。通过进一步的研究发现，在普通色散位移光纤(DCF)后面熔接一段色散补偿光纤，有利于提高光谱的平坦度。　　 本文的研究意义在于通过对飞秒掺铒光纤激光器的研制，全面掌握飞秒光纤激光脉冲产生与脉冲放大的关键技术，为研制实用化的全光纤飞秒激光系统奠定技术基础。