被动锁模孤子光纤激光器具有转换效率高、成本低、结构紧凑、不用准直、工作环境适应性强等优点,在诸多领域具有广泛的应用。例如,利用它们产生的多波长光孤子能在光纤中稳定传输并维持自身形貌不变,可用于光通信、光纤传感、测量和计量等领域。超快孤子光纤激光器也是研究和产生非线性效应的理想工具。为获得满足不同应用的超快孤子光纤激光器,本文通过制备性能优良的可饱和吸收体,设计和优化超快光纤激光器参数,对锁模孤子光纤激光器和超快孤子特性进行深入研究,既包括脉宽、工作波长等静态特性,也包括孤子在形成、传输、演化等动态过程中的非线性动力学特性。最终达到改进超快光纤激光器的性能并对其输出进行调控,如飞秒孤子产生、多波长锁模、高重频输出、输出态可切换以及多通道输出等。本文主要研究内容如下:（1）开展了基于二硫化钼（Mo S2）锁模的超快光纤激光器及其输出特性研究。通过磁控溅射法将Mo S2沉积在拉锥光纤上制作成可饱和吸收体构建超快光纤激光器并对其输出进行调控。Mo S2的可饱和吸收性可用于激光锁模,其高非线性效应可以用于产生多波长、高次谐波以及多分量矢量脉冲。基于Mo S2的双重效应,我们不仅在实验上实现了双波长44次和52次谐波锁模。还发现了一种新型三分量亮-暗-亮（Bright-dark-bright,BDB）矢量脉冲,并进行深入研究。研究表明单个BDB脉冲是由正交的亮脉冲和暗-亮脉冲对组成,这对多分量矢量光纤激光器具有重要意义。（2）开展了基于非线性偏振旋转（Nonlinear polarization rotation,NPR）技术锁模的超快孤子光纤激光器及其输出特性研究,解释了dip-type边带的形成机理和演化特性。在受到Mo S2双重效应的启发,在NPR锁模超快光纤孤子激光器中引入高非线性光纤,设计了一种波长可调、暗脉冲和亮脉冲可切换的双波长光纤激光器。发现了一种与Kelly边带不同的dip-type边带。利用NPR锁模的孤子光纤激光器,对dip-type边带的形成和演化进行了数值仿真和实验研究。提出了一个可以预测dip-type边带位置的理论模型,并指出dip-type边带的形成是由于孤子和色散波之间的局部相消干涉效应引起的。文中严格推导了dip-type边带位置的表达式,表明dip-type边带在频谱上的位置可随着脉冲宽度的变化而变化。通过实验和仿真验证了dip-type边带理论模型的可靠性;实验观察和数值模拟都可以很好地证实理论预测。（3）提出并证明了一种对称突变光纤结构可饱和吸收体（GIMF-SIMFGIMF SA）,并开展基于对称突变光纤结构锁模的超快孤子光纤激光器及其输出特性研究。光纤激光器实现了飞秒孤子锁模运转和重复率可调谐。孤子脉宽为333.72 fs,重频在10.29~901 MHz之间可调。为获得满足不同应用要求的脉冲光纤激光器,对基于对称突变光纤锁模的飞秒光纤激光器的多态输出进行了数值仿真和实验研究。光纤激光器可以输出三种不同的光脉冲,即光孤子、二阶束缚态孤子和类噪声脉冲。实验和仿真结果表明,可以通过调节泵浦功率来切换光纤激光器的输出状态。（4）设计并证明了一种可集成的N环形腔超快孤子光纤激光器。为了满足更高的激光器集成度、更低的成本和更全面的功能的设计要求,一种基于光环行器型灵活级联N环形腔（N为整数,N=1,2,3,…,n）飞秒孤子光纤激光器被出并论证。为了证明级联N环形腔光纤激光器的可行性,以N=2的情况为例,设计并研究了级联双环形腔光纤激光器。实验结果表明,每个级联的单环形腔可以独立工作,腔1和腔2输出孤子的脉冲宽度分别为358.6 fs和458.4 fs。可集成N环形腔飞秒光纤激光器的研究对超快光纤激光器的小型化、集成化和多端口输出具有重要意义。