近年来,被动锁模光纤激光器因其结构紧凑、成本低廉、脉宽超短、脉冲能量较大、峰值功率较高等优点得到了国内外的广泛关注与研究。在激光微纳加工、光学频率梳、激光传感器、激光刻蚀等领域,大能量锁模光纤激光器有着极大的应用潜力。为了获得高能锁模脉冲,已经成功研究了不同孤子类型的锁模光纤激光器,包括耗散孤子、呼吸孤子、自相似脉冲、类噪声脉冲等,大能量锁模光纤激光器业已成为激光技术研究领域的热门方向。此外,一些技术应用领域,包括电子学、光电子学、生物医学、纳米化学等,都在很大程度上研究了二维材料。有证明指出,二维材料是获得从可见光到中红外光区运行的超快光纤激光器的有效调制器,这促进了孤子的快速发展,许多研究将其用作制备被动锁模激光器的可饱和吸收材料。其中,石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属硫化物、黑磷、氮化物等材料在被动锁模光纤激光器中应用较为广泛。探索具有优良饱和吸收特性的新型二维材料,对锁模光纤激光器的研究具有重要意义。不同于传统锁模与调Q光纤激光器,近些年来,实验中研究开发出了调Q锁模脉冲。调Q锁模激光器是调Q技术与锁模技术的结合,从而产生超短脉冲。相较于传统锁模,其优势在于脉冲的峰值功率更高。有研究表明,基于单个可饱和吸收体的纯无源方案可以产生调Q锁模脉冲。尽管世界各地的研究团队对光纤激光器在技术和商业方面的应用有着浓厚的研究兴趣,但是针对调Q锁模光纤激光器的研究一直较少,因此,其研究还有较大的提升空间。本文围绕被动锁模掺铒光纤激光器,结合非线性偏振旋转技术与可饱和吸收体技术,对大能量锁模、暗-亮-亮孤子对、多波长锁模、调Q锁模等脉冲激光展开研究,主要研究工作如下:首先,通过设计长激光腔与大功率泵浦源,结合非线性偏振旋转技术,成功地获得了具有大脉冲能量的掺铒锁模光纤激光器。其中,最大脉冲能量达881.34nJ,这是目前掺铒锁模光纤激光器中最大的单脉冲能量。此外,还研究了高峰值功率和大脉冲能量影响下出现的脉冲展宽、脉冲劈裂、重复频率增加等实验现象。其次,成功制备了CGT聚乙烯醇薄膜,并研究了其形貌和非线性饱和吸收特性。将其当作掺铒光纤激光器中的可饱和吸收体,首次产生了暗-亮-亮孤子对。锁模激光的阈值功率为110mW,脉冲重复频率为5.64MHz。实验结果充分证明了CGT纳米片具有良好的非线性光学特性,为研究新型亮-暗孤子对提供了前期实验基础。另外,成功制备了ZrSe_2聚乙烯醇薄膜,并研究了其形貌和非线性饱和吸收特性。将其当作掺铒光纤激光器中的可饱和吸收体,首次产生了多波长锁模激光。锁模激光的阈值功率为224mW,脉冲重复频率为3.38MHz。实验结果充分证明了ZrSe_2纳米片作为一种过渡金属硫化物,具有可调吸收峰和优良的饱和吸收性能,从而可作为研究多波长锁模光纤激光器的高效可饱和吸收体。最后,将色散补偿光纤当作掺铒光纤激光器中的可饱和吸收体,首次产生了调Q锁模脉冲。通过调节色散补偿光纤长度逐渐优化激光腔,当色散补偿光纤为5m时,在637mW的泵浦功率下,所得调Q锁模脉冲的调Q包络频率为72.84kHz,最大调Q包络能量为204nJ,峰值位置脉冲宽度为455.7fs。到目前为止,455.7fs是最短的调Q包络峰值位置脉冲的宽度,这些结果表明色散补偿光纤在获得调Q锁模脉冲方面具有良好的性能。