谐波锁模光纤激光器在许多领域,如光通信、生物医学研究、激光雷达和非线性光学等有着十分重要的应用价值而成为研究热点。且利用可饱和吸收体调制器件实现超短脉冲具有更多优点,例如结构简单、输出脉宽更窄以及稳定性好等优点。近年来,拓扑绝缘体由于具有巨大的非线性折射率、高的调制深度、低的饱和吸收阈值而引起物理、化学和材料领域研究人员的极大关注。本文主要研究了拓扑绝缘体的可饱和吸收特性和非线性效应产生谐波锁模脉冲,通过调节光纤中的色散、损耗、偏振态等参数获得不同光谱形式的脉冲,实验中利用高非线性光纤的高阶非线性效应产生多波长的光谱形态,调节色散和非线性效应产生孤子锁模脉冲,继而改变谐振腔内的泵浦功率和偏振态来获得高阶谐波脉冲,以此解决光纤激光器受腔长的影响而重复频率不能改变的问题,且获得的脉冲功率相对其他锁模更高,脉冲质量更好。主要内容如下:首先,分析了光纤激光器的优点以及光纤谐振腔内的几个重要光学器件,继而介绍的是主动和被动锁模的基本理论,其中,被动锁模又分为不同的方法并分别介绍他们的工作方式。详细介绍了谐振腔内由于光纤引起的非线性效应、色散等参数对脉冲会产生的影响。其中,色散会使得脉冲展宽而自相位调制则会使其变窄,当两者平衡时会产生孤子脉冲。其次,分析解释了多波长锁模脉冲的形成机理。多波长锁模脉冲的形成源于拓扑绝缘体的饱和吸收特性以及腔内光纤的非线性双折射、高非线性效应和偏振控制器的偏振相关损耗相结合所产生的滤波效应。实验上,我们利用两种拓扑绝缘体分别实现了双波长锁模和三波长锁模光纤激光器。并且,利用该拓扑绝缘体薄膜作为锁模器件,在掺铒光纤激光器的近零色散区实现了孤子的基频和高次谐波运转,并分析了它们的形成机理和演化规律。此外,我们还分析了腔内色散、非线性效应对孤子脉冲形状和脉冲宽度的影响。最后,通过实验证实了拓扑绝缘体能够进行锁模,且通过调节光纤谐振腔的参数能够获得不同光谱状态的锁模脉冲。同时,在实验中除了可以进行基频运转,还可以获得谐波锁模脉冲,谐波阶数随着泵浦功率的增加而连续增加。通过调节偏振态会改变谐振腔内的损耗,从而脉冲在谐振腔内的走的光程不同,因此会产生不同阶的谐波锁模,实验中通过调节偏振控制器获得不同阶数的谐波锁模。