超短脉冲光纤激光器因具有可以产生ps/fs级脉冲宽度、峰值功率高、阈值低等特点,在超快光开关、医疗、高速光通信、精密加工等领域具有广泛应用,已成为激光技术领域的热门研究课题之一。目前,基于可饱和吸收体的被动锁模技术是实现ps/fs级脉冲输出的主要方法。本文围绕被动锁模超短脉冲光纤激光器开展研究,探索压缩光脉冲宽度的有效方法。通过对锁模光纤激光器动力学方程进行建模计算,理论分析了光脉冲在光纤中传输时色散对脉冲宽度的影响,以及各种非线性效应对锁模脉冲频域的影响。分析了可饱和吸收体的非线性光学吸收特性对锁模脉冲的影响,优化可饱和吸收体的调制深度,压缩光脉冲宽度。通过采用双可饱和吸收体的复合式结构来提高调制深度,设计了透/反复合双可饱和吸收体被动锁模光纤激光器和双反射式可饱和吸收体被动锁模光纤激光器,并进行仿真。实验采用石墨烯和SESAM作为可饱和吸收体,利用了石墨烯较高的损伤阈值、超快的电子弛豫时间等特点和SESAM高的调制深度、较低的锁模阈值,有助于锁模脉冲的建立;探究了石墨烯可饱和吸收体薄膜的制备条件,以石墨烯和SESAM作为可饱和吸收体建立环形腔结构石墨烯/SESAM复合式被动锁模光纤激光器,最终在全正色散条件下得到了中心波长为1064.41nm、脉宽为117.34ps、重复频率为19.5MHz、3dB光谱宽为1.2nm、脉冲能量为0.12nJ的超短脉冲输出。