被动锁模光纤激光器具有高峰值功率、窄脉冲宽度及结构紧凑、成本低廉等优势,在工业加工、医疗和基础科研等众多领域有非常广阔的应用前景,也因此成为激光领域的一项长期研究热点。其中,可饱和吸收体(SAs)又是被动锁模技术的核心器件,探索新型的高质量低成本SAs是该项研究的重中之重。近年来,低维纳米材料被发现具有良好的光学非线性特性,如宽带运转、恢复时间快,而且制备简单、易于光纤集成,在被动锁模光纤激光技术领域大放异彩。但需要指出的是,目前被开发为SAs的低维材料种类繁多,且性能各异,关于低维材料各项可饱和吸收特性是如何影响锁模激光性能,仍未有较为全面系统的研究,而这一工作将对如何选取合适的材料作为SA,实现高性能锁模激光具有现实而重要的意义。针对此,本文围绕被动锁模激光性能对SAs的依赖关系,从时域与频域两方面着手,开展了一系列理论与实验研究,取得的创新性研究成果如下:Ⅰ)制备了多种易于光纤集成的纳米材料薄片SAs,并自主搭建了平衡双探头测试系统,以表征不同SAs的非线性可饱和吸收特性,包括调制深度、可饱和光强和初始透过率。Ⅱ)针对能够获取超短脉宽锁模激光的反常色散区,首先通过数值求解金兹伯格-朗道方程,详细分析了 SAs调制深度和饱和光强对输出锁模激光脉冲宽度、峰值功率和光谱线宽等的影响,然后在实验中将四种不同SAs插入掺饵光纤激光器(EDFL)中,分别实现锁模,并在时域与频域测试对比了各自的锁模性能,理论仿真与实验结果均表明:大的调制深度有利于窄脉冲宽度和高峰值功率的产生,而饱和光强则影响较小。Ⅲ)在正色散区,锁模光纤激光器能够产生大能量的耗散孤子。与反常色散区类似,从理论仿真和实验验证两方面,系统地研究了 SAs的调制深度和饱和光强对获得的耗散孤子脉冲宽度、峰值功率、脉冲能量和光谱宽度等的影响,结果显示较大的调制深度能够有效压缩孤子脉宽、提升脉冲能量,并且,更大峰值功率和更窄脉宽可通过减小SAs的可饱和光强获得,这与传统孤子有着明显的差别,值得注意的是,过低的调制深度将使得腔内无法建立耗散孤子锁模。