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现代超快光学技术是目前国际学术界一个非常活跃的前沿研究领域，飞秒脉冲光源是现代超快光学技术的基础，也是实现光纤通信系统超高速、大容量传输的关键之一。被动锁模和光脉冲压缩技术是产生飞秒光脉冲的行之有效的方法。本论文从实验和理论两方面对超短脉冲光纤光源进行了较为深入细致的研究。本论文的主要内容包括：
1.利用非线性偏振旋转锁模的经典动力学模型，研究了被动锁模光纤激光器的腔内参数对输出光脉冲特性的影响。用广义耦合非线性薛定谔方程数值模拟了被动锁模光纤激光器中孤子脉冲形成的全过程。
2.在同一被动锁模光纤孤子激光谐振腔中，实现了脉宽为352fs、重复频率为12.5MHz、峰值功率高达1.57kW的稳定飞秒单孤子脉冲；8阶谐波锁模孤子光脉冲；间隔为1.40ps的束缚态孤子光脉冲；5阶谐波锁模束缚态孤子光脉冲和间隔为13.86ps的fs束缚态孤子脉冲串。
3.分析了色散渐减光纤中交叉相位调制引起的调制不稳定性，得到了光纤损耗和离散效应同时存在情况下的色散关系式。研究发现，在抽运功率、传输距离、光纤损耗相同的条件下，色散渐减光纤较常规光纤具有较宽的增益谱，更易产生超短脉冲序列。
4.提出并实现了一种产生重复频率可成倍增长的脉冲串的新方法，即在环形腔掺铒光纤激光器中，引入取样光纤光栅和低色散、高非线性光子晶体光纤，使该激光器的重复频率在100GHz、200GHz和300GHz三者之间互相转换，激光器输出光脉冲的宽度为～2ps。
5.在被动锁模光纤激光器中，实现了脉宽～2ps、重复频率从64GHz到114GHz范围内连续可调的调制不稳定性光脉冲序列。
6.提出了两种光孤子脉冲压缩的新方法：利用孤子绝热放大和高阶孤子脉冲压缩相结合实现飞秒高阶孤子压缩，它利用喇曼散射与负三阶色散的相互作用，消除了正三阶色散对光脉冲压缩时产生的不利影响，提高了压缩比，改善了光脉冲的质量；采用色散渐减光纤组成的非线性光纤环形镜压缩高阶孤子，发现该方法能有效地消除压缩后脉冲的底座、提高光脉冲的输出能量。
7.在同一包层泵浦Er/Yb共掺光纤激光谐振腔中，利用一段未泵浦的光纤做饱和吸收体，通过调整泵浦功率，实现了连续、调Q、调Q中的自锁和连续锁模等工作模式；分别利用M-Z干涉仪和光纤光栅环形镜做饱和吸收体，对上述激光器进行优化，实现了全光纤化的调Q和低噪声锁模激光的稳定运转。并对该光纤激光器的工作原理进行了定性解释。
8.对采用二次泵浦方式的L波段环形腔Er/Yb共掺光纤激光器进行了研究，在泵浦入纤功率为2732mW时，激光器输出功率达到518mW，斜率效率达到19％；采用由两段高双折射光纤和两个偏振控制器组成的环形镜做波长选择器件，分别实现了环形腔和线形腔L波段可调谐激光器的稳定运转，激光器调谐范围可达到60nm，不同波长处激光输出功率的起伏小于0.7dB。