水分子在3μm波段附近具有很强的吸收峰,与皮肤组织作用时具有很好的吸收特性,且由于脉冲极短,3μm波段中红外超短脉冲激光用于激光手术可以使血液迅速凝结,手术具有创面小、止血性好、可以快速、准确的切除外表层组织的优点,因此3μm波段的中红外超短脉冲激光在医疗上有重要应用。此外,该波段中红外激光位于大气的一个传输窗口中,又由于超短脉冲激光具有极高的瞬时功率,与光电器件作用时极易致其瞬间饱和,因此在军事领域将有重要的应用。由于光纤激光器具有体积小、结构简单紧凑、转换效率高、稳定性好、波长可调谐范围大、以及系统维护成本低等优点,因此研究3μm波段中红外超短脉冲光纤激光技术具有很重要意义。目前对3μm波段的中红外超短脉冲光纤激光器的研究较少。本课题主要针对3μm波段中红外超短脉冲光纤激光器开展相关理论研究。首先介绍3μm波段中红外超短脉冲光纤激光器应用以及研究现状,分析实现稳定的3μm波段超短脉冲的几项关键因素；其次根据非线性薛定谔方程建立了基于掺Er³⁺氟化物光纤的可饱和锁模光纤振荡器的数值分析模型；分别数值模拟腔内净色散量、可饱和吸收体不饱和损耗、增益光纤长度和掺Er³⁺氟化物光纤小信号增益四项关键因素对掺Er³⁺氟化物光纤振荡器产生稳定超短脉冲的影响,通过模拟分析实现3μm波段亚皮秒脉冲的可行性,根据数值模拟结果得到掺Er³⁺氟化物光纤振荡器中产生稳定锁模的参数范围；然后设计石墨烯可饱和吸收体用于3μm波段锁模,设计基于石墨烯可饱和吸收体被动锁模掺Er³⁺氟化物光纤振荡器。具体内容包括以下几个方面：根据非线性薛定谔方程建立了基于掺Er³⁺氟化物光纤的可饱和锁模光纤振荡器的数值分析模型。研究掺Er³⁺氟化物光线振荡器参数优化。研究腔内净色散量、可饱和吸收体不饱和损耗、增益光纤长度、掺Er³⁺氟化物光纤小信号增益对于掺Er³⁺氟化物光纤振荡器产生锁模脉冲宽度、光谱宽度、峰值功率的影响：给出掺Er³⁺氟化物光纤振荡器产生稳定锁模的最佳参数范围。研究基于石墨烯的可饱和吸收体用于3μm波段中红外超短脉冲锁模；设计基于石墨烯可饱和吸收体被动锁模掺Er³⁺氟化物光纤振荡器方案。