超快激光具有高峰值功率、极短脉冲宽度、高重复频率和超宽光谱等优点,在光通信、生物医学和精密加工等众多领域备受关注。被动锁模技术是产生超短脉冲的重要方式,其中材料可饱和吸收体的使用较为成熟,但其低损伤阈值、使用寿命短等缺点严重影响输出锁模脉冲特性。而基于全保偏光纤和非线性放大结构的激光器具备搭建难度低、可自启动锁模、输出脉冲性能高和抗环境干扰能力强等优点,具有不错的应用前景和商业化价值。同时基于全光纤结构的色散补偿方式,易实现响应时间更短,结构更加紧凑的超短脉冲。因此,本论文利用色散补偿光纤和啁啾光纤光栅对“9”字腔锁模结构进行色散补偿,开展了对全保偏被动锁模光纤激光器的色散补偿优化及输出脉冲特性研究。具体内容有:1,结合非线性薛定谔方程及其傅里叶解法从数学物理方法上分析锁模结构下光脉冲的工作机制。根据傅里叶解法对锁模脉冲在不同色散介质的光纤传输进行了仿真研究。利用非线性薛定谔方程分析了腔内色散补偿的物理机制,并结合NALM结构的物理机制推导出后续两种实验结构中透射率、输入脉冲光强等关系式,为后续实验完善了理论体系。2,基于此,搭建了基于色散补偿光纤的全保偏“9”字腔光纤激光器,根据色散补偿机制在谐振腔内加入1.35 m的保偏色散补偿光纤进行精确色散补偿,经计算在1550 nm处的净色散值为-0.0106 ps~2,接近于零色散。该结构激光器在泵浦功率80 m W下实现自启动锁模,其脉冲激光重复频率为22.18 MHz,脉冲能量为0.046 n J,脉冲宽度为538 fs。经过2000次成功的自启动测试和10 h激光输出测试,证实了该结构激光器可以长时间稳定运行。3,分析了啁啾光纤光栅的物理机制并结合NALM结构的数学物理方程,设计并搭建了基于啁啾光纤光栅的全保偏“9”字腔锁模光纤激光器。对不同腔长结构进行实验并分析了其输出脉冲特性,优化后选择18m腔长,实现326 m W泵浦功率自启动展宽孤子脉冲锁模。其平均输出功率10.3 m W,重复频率12.1 MHz,脉冲宽度1.04 ps,对应的脉冲能量为0.85 n J。通过对比两种结构的锁模脉冲特性,证实了两种结构激光器谐振腔均可稳定输出超短脉冲。