脉冲光纤激光器使得激光能量能够集中在短时间内辐射,从而有效提高了峰值功率,而被动锁模技术是产生超短脉冲的一种有效途径,其在通信系统、工业加工、探测、医疗、军事、科研等领域有着广泛应用。本文结合现阶段被动锁模光纤激光器的发展趋势,详细讲述了被动锁模光纤激光器的产生机理及主要方法,在此基础上进行了理论模拟并展开了实验研究。主要围绕被动锁模光纤激光器产生的方法,多种脉冲类型同时输出的被动锁模光纤激光器来展开研究。概况全文,主要内容如下:(1)概括了被动锁模光纤激光器的发展及本课题的研究意义。详细介绍了国内外关于被动锁模光纤激光器的发展现状,简要介绍了被动锁模光纤激光器的应用及本课题的研究意义。(2)详细介绍了被动锁模的原理,分析了被动锁模脉冲的建立过程,对目前主要的被动锁模方法作了详细概括,并比较了不同锁模技术之间的优劣。(3)提出了一种基于功率不平衡的“8”字腔被动锁模光纤激光器。我们根据非线性薛定谔方程(NLSE)及金兹堡—朗道(GLE)方程建立了光脉冲在单模光纤(SMF)中传输及增益光纤中传输的模型,利用分步傅里叶方法(SSFM)模拟了锁模脉冲的形成;详细讨论了基于功率不平衡的非线性光环形镜(NOLM)的可饱和吸收特性,探讨了不同参数如非线性系数、色散、衰减系数、输出耦合比等的改变对脉冲形成过程的影响;实验研究了提出的被动锁模光纤激光器的输出特性,研究了输出耦合比的改变对信噪比的影响。(4)提出了一种基于石墨烯—聚乙烯醇(PVA)与NOLM联合使用作为可饱和吸收体(SA)的双向传输的被动锁模和调Q光纤激光器。提出的光纤激光器将传统的两种激光器集于一体,实现了三种可切换的输出模式,分别是色散管理孤子(DMS)脉冲输出、调Q脉冲输出、DMS脉冲与调Q脉冲同时输出,这也是首次报道在一个光纤激光器中实现DMS脉冲与调Q脉冲同时输出。实验研究了调Q脉冲的输出功率、宽度、重复频率、单脉冲能量等随泵浦改变的关系。(5)对所做的工作进行总结,并且在对该领域未来的工作进行了展望。