光纤激光器以掺稀土元素光纤作为增益介质,与半导体激光器及传统固体激光器相比,具有其独特的优点,是目前超短脉冲激光技术领域中的热点研究课题。本论文结合课题组所承担的基金项目和实验室现有条件,从理论和实验两方面对掺Yb³⁺光纤超短脉冲激光器进行了较为深入细致的研究,主要内容包括:一、锁模光纤激光器的基本理论研究在忽略放大自发辐射ASE的情况下,从速率方程出发,详细推导出掺镱光纤激光器线形腔和环形腔的阈值功率、增益、斜率效率与输出功率的解析表达式;对波长为976nm的激光抽运掺Yb³⁺光纤激光器进行数值模拟,详尽分析了激光器阈值、输出激光功率等重要参数与抽运功率、光纤长度、腔镜反射率、输出耦合比等参量之间的关系。数值模拟结果表明:激光器结构参数对性能影响很大,结构参数的选择对激光器的优化设计具有重要意义。二、环形腔被动锁模掺Yb³⁺光纤激光器的研究1.从时域锁模方程出发,分析了快速可饱和吸收体获得超短脉冲的机理,详细讨论了带宽限制、损耗、色散等对光纤激光器的影响。2.利用非线性偏振旋转技术,通过仔细调整偏振控制器的角度与泵浦功率的大小,首次在环行腔掺Yb³⁺光纤激光器内分别获得了调Q、调Q锁模与连续锁模三种不同形式的稳定脉冲输出。三、含有可饱和吸收体的线形腔被动锁模掺镱光纤激光器的研究在国内首次将半导体可饱和吸收镜作为慢可饱和吸收体与非线性偏振旋转效应作为等效快可饱和吸收体相结合,在直腔掺Yb³⁺光纤激光器内分别获得了调Q锁模和连续锁模脉冲输出。