被动锁模光纤激光器由于其可以产生飞秒量级的超短脉冲，阈值低，波长范围广，并且结构简单容易启动，成为目前激光技术领域的新兴技术，也是众多热门研究课题之一。基于可饱和吸收体的被动锁模光纤激光器更是成为最近几年学者们的研究重点，而新发现的两种碳家族成员碳纳米管和石墨烯作为饱和吸收体对被动锁模光纤激光器的发展起到巨大的推动作用。碳纳米管和石墨烯由于其具有良好的非线性光学特性，很快被研究者注意到，并被应用到被动锁模光纤激光器中。研究者们致力于将这两类新型材料与光纤结合制作全光纤化的锁模器件，其中有在D型光纤上滴涂碳纳米管，还有碳纳米管填充空心光纤，石墨烯填充光子晶体光纤，碳纳米管在微孔光纤中沉积等方式，力求可以使锁模器件制作流程简单成本低廉，进而可以使锁模器件更容易集成到光纤激光器腔内实现超短脉冲的输出。本文在理论方面用主方程模拟了被动锁模光纤激光器脉冲的演化过程，分析讨论了环形腔内可调谐参数对输出脉冲特性的影响；在实验方面，采用多模半导体激光器作为泵浦源，双包层掺镱光纤作为增益介质，利用微结构光纤与单壁碳纳米管相结合制成锁模器件，组成环形腔光纤激光器，开展了对其特性的研究。本文的主要研究工作如下：1、概括介绍了被动锁模光纤激光器的分类及特点，介绍了被动锁模光纤激光器的国内外研究现状基于单壁碳纳米管锁模光纤激光器的国内外研究现状。2、基于主方程建立了饱和吸收体类型的被动锁模光纤激光器的理论模型。基于此模型分析了腔内可调谐参数对输出脉冲的影响，详细分析了掺镱光纤长度、单模光纤长度、可饱和吸收体吸收系数对脉冲的脉宽以及能量的影响。3、阐述了单壁碳纳米管和石墨烯作为可饱和吸收体的发展史，以及单壁碳纳米管和石墨烯的制作过程和特性，介绍了飞秒水击穿法制作微结构通道光纤，并且试制了单壁碳纳米管锁模器件。4、搭建了可输出连续激光的环形腔双包层光纤激光器的实验装置，在此基础上将微结构锁模器件接入，制作了基于微流通道锁模器件的被动锁模光纤激光器，并对其的输出脉冲特性进行了测试和分析。