石墨烯自2004年被发现以来就引起了科学界的广泛兴趣,其发现者更是获得了2010年的诺贝尔奖。显然,石墨烯引发的研究狂潮与其自身所具备的优良电学、热学、力学和光学等特性是分不开的,并被认为将成为取代硅的下一代新兴材料。掺铒光纤(EDF)激光器由于其输出波段对应光纤通讯的低损耗窗口,近几年来倍受研究者的青睐,特别是具有脉冲和多波长输出特性的EDF激光器被普遍认为在未来光学检测领域以及光纤通信系统的扩容和提速中具有重要的应用前景。　　目前,石墨烯已经被证实具有强的可饱和吸收特性,因而可以利用其实现在EDF激光器中的调Q和锁模激光输出。此外,石墨烯还被证实具有强的三阶非线性系数,因此能在EDF激光器中激发强的四波混频(FWM)效应并用于抑制EDF的强烈模式竞争以获得稳定的多波长激射。　　本文共制备了三种结构的石墨烯非线性器件用于EDF激光器的调Q、锁模和多波长实验。具体分别是利用光纤纤芯光诱导法,在光纤端面上沉积少层的纯石墨烯纳米片层,制备的“光纤端面沉积石墨烯”(FCDG)型石墨烯器件;还有将石墨烯聚合物纳米片薄膜粘贴于光纤端面上制作而成的“石墨烯聚合物纳米片薄膜”(GPNF)型石墨烯器件;以及利用倏逝场光诱导法,在熔锥光纤锥腰上沉积石墨烯片层制备的“熔锥光纤沉积石墨烯”(GDFT)型石墨烯器件。　　之后,我们利用FCDG型和GDFT型Q开关在EDF环形激光器中实现了调Q激光输出。在利用FCDG型Q开关的实验中,我们利用石墨烯的可饱和吸收特性和四波混频效应,获得了重复频率3.3kHz到65.9kHz连续可调,最高脉冲能量16.9nJ,最小脉冲宽度3.7gs的稳定双波长调Q激光输出。在利用GDFT型O开关的实验中,我们利用石墨烯聚合物对熔锥光纤锥腰处光导模倏逝场的可饱和吸收调制作用,获得了重复频率从10.4kHz到40.9kHz连续可调,最高脉冲能量28.3nJ,最小脉冲宽度2.7μs的稳定调Q激光输出。　　再者,我们采用GDFT型石墨烯可饱和吸收锁模器于在EDF环形激光器中实现锁模脉冲输出。在第一组实验中,我们获得了重复频率7.289MHz,最高单脉冲能量0.59nJ的稳定锁模激光脉冲输出。在第二组实验中,我们同时利用GDFT型锁模器的可饱和吸收特性以及其和偏振控制器一起构成的lyot梳状滤波特性,获得了重复频率8.024MHz,最高单脉冲能量0.42nJ,最短脉冲宽度8.8ps,波长间隔1.5nm和谱线线宽0.24nm的稳定四波长锁模激光脉冲输出。　　此外,我们通过琼斯矩阵理论仿真和实验研究了利用非对称两级SagnacPMF环形镜梳状滤波器实现多组单波长、多组双波长以及多组三波长三种形式间的开关切换以及波长自由调谐的功能。最后,我们用所有制备的三种形式的石墨烯多波长稳频器在EDF环形激光器里都实现了稳定的多波长激射。实验中,我们利用FCDG型稳频器+单级Sagnac.PMF环形镜的组合实现了最多11个波长的稳定激射,波长间隔0.54nm,谱线线宽小于0.01nm,消光比57dB;利用GPNF型稳频器+非对称两级Sagnac PMF环形镜的组合实现多组单波长(共4个波长)、多组双波长(共8个波长)和多组三波长(共12个波长)三种输出形式间的开关切换和波长的自由调谐;利用GDFT型稳频器+单级Sagnac PMF环形镜的组合实现了最多7个波长的稳定激射,波长间隔0.56nm,谱线线宽小于0.01nm,消光比33dB。　　综上所述,本论文提供了三种制备石墨烯可饱和吸收Q开关、锁模器以及多波长稳频器的方法,并利用实验充分证实了石墨烯的可饱和吸收特性能够被用于实现调Q激光输出。本论文同时又证明了具有强三阶非线性系数的石墨烯能够在EDF中激发足够的FWM效应以抑制其强烈的模式竞争,进而实现稳定的多波长激光输出。此外,本论文还证明了基于熔锥光纤锥腰光导模倏逝场与石墨烯相互作用的可饱和吸收效应,也能用于实现稳定的锁模脉冲激光输出。