具有高峰值功率、高能量、脉宽几十乃至上百飞秒的脉冲激光源已被广泛应用于军事、医学、光通信、宽带可调谐光源及光时钟等众多领域，目前成为一类十分重要的激光源，因此各种脉冲激光技术成为研究热点。光纤激光器由于其小型化、集成度高、稳定性好、高效率、散热性好等优点，成为新技术之一。为获得稳定的脉冲激光，目前已有多种脉冲锁模技术，但均各有优缺点。波导阵列、光纤阵列、碳纳米管锁模技术正是在这一背景下提出的。　　作为一种分立形式的锁模器件，理想的可饱和吸收体——光波导阵列成为新型锁模激光技术中的关键元件;类似地，在光纤阵列中，强光发生自聚焦，而较弱的光耦合到其它纤芯里，这种区分强光和弱光的特性使光纤阵列同样能起到窄化脉冲的作用，可作为锁模器件使用。另外，碳纳米管目前也是一种性能优越的可饱和吸收体，与传统的可饱和吸收体相比，碳纳米管具有较短的恢复时间、较大的调制深度、低饱和功率、大范围工作波长以及较强的化学稳定性等优点。若这些新的锁模技术、锁模器件与光纤技术相结合，将成为极具发展潜力的超快激光技术。　　本论文主要工作内容包括:　　1.设计了一种新型的基于半导体波导阵列的薄片型锁模激光器。通过注入电流或者注入泵浦光在波导阵列中产生增益，波导阵列同时作为增益介质和理想的可饱和吸收体，既可以对脉冲整形，也可以从初始噪声自启动获得稳定的锁模脉冲输出，此新型设计有望用于薄片型宽带脉冲光源。本文给出了该薄片型波导阵列锁模激光器的理论模型，在理论上证明了这种波导阵列结构的半导体薄片激光器可用来输出单脉冲和多脉冲锁模激光，并讨论了其锁模特性。与其它锁模激光器相比，基于半导体波导阵列的锁模激光器在三光子吸收效应的作用下，输出锁模脉冲的群延迟色散比较稳定。同时讨论了半导体波导阵列锁模激光器中的空间光孤子，给出了一种计算一维波导阵列中空间光孤子解析解的方法，并成功找到了一系列的解析解。　　2.设计了一种可用于制成新型全光纤锁模激光器的掺杂光纤阵列。因为这种光纤阵列中的某个纤芯是稀土掺杂的，所以它既是增益介质，同时又可以作为锁模器件使用。根据不同的掺杂元素，本文中讨论了两种情况:掺铒(中心波长1550nm)光纤阵列锁模激光器及掺镱（中心波长1064nm）光纤阵列锁模激光器，分别对应于负色散锁模系统和正色散锁模系统。使用实际参数计算的结果显示，负色散锁模系统输出的锁模脉冲宽度可达到数十飞秒，而正色散锁模系统输出的锁模脉冲宽度为数百飞秒，随着脉冲能量的增加，锁模脉冲将会分裂。无论锁模系统的色散是正是负，输出脉冲都是双曲正割函数形的。最后我们对分立锁模激光器与平均锁模激光器中的锁模脉冲形状进行了比较。　　3.研究了使用单壁碳纳米管作为可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器中的多脉冲锁模现象。理论和实验结果均显示，随着增益的增加，锁模脉冲的数量也在增加，分别得到了单脉冲、双脉冲和三脉冲锁模。锁模脉冲的自相关测量结果和光谱宽度与理论计算结果相吻合，锁模脉冲自相关曲线半高全宽为1.6ps,重复频率为30MHz。　　4.设计了一种掺镱双包层光纤激光器，阈值为1.1W，在泵浦功率15.25W时获得波长1045nm的最大输出功率9.9W，斜效率70％，实验结果与理论计算结果符合的很好。从放大连续光的光纤放大器方程组出发，用弛豫法计算了不同泵浦功率下光纤长度与输出功率的关系，输出功率与泵浦光功率的变化曲线，不同掺杂浓度下的输出功率随光纤长度的变化曲线。从放大脉冲光的光纤放大器方程组出发，讨论了光纤长度与输出脉冲能量的关系，泵浦功率与输出脉冲能量的关系。