2μm掺铥被动锁模光纤激光器由于其优异的光束质量、紧凑的结构、超高的峰值功率,在光通信、医学、光谱学及军事等领域具有重要的应用价值。在2μm波段,石英光纤表现出大负色散,不采取色散补偿,掺铥锁模光纤激光器将限定为传统的孤子脉冲运转。通过色散管理,掺铥光纤激光器能够运转在“呼吸型脉冲”状态,尤其是在正色散区,其输出的孤子脉冲具有高单脉冲能量。并且,这种“呼吸型”锁模掺铥光纤激光器腔内的脉冲演变与输出特性并不同于传统的孤子激光器,系统地研究这种类型的掺铥锁模光纤激光器的脉冲演变与输出特性将有利于提升激光器的性能,并将深化人们对高能量超短脉冲掺铥锁模光纤激光器的认识。本文系统地数值模拟研究了掺铥被动锁模光纤激光器腔内脉冲演变与输出特性,主要的成果如下:第一,基于全负色散腔型结构,获得了稳定的单孤子与多孤子脉冲运转。单孤子脉宽为1.99 ps,接近傅里叶变换极限,并且该孤子脉冲具有偏振旋转矢量孤子特性;通过调节光纤双折射实现了 2μm单孤子脉冲光谱波长可调谐;数值模拟发现采用长单模光纤能够一定程度地抑制频谱边带。第二,基于色散管理负色散腔型结构,证实了矢量孤子强偏振分量与弱偏振分量间的能量交换作用。数值模拟发现,调制深度、强双折射效应对孤子脉冲输出特性有较大影响。第三,数值研究了色散管理正色散被动锁模光纤激光器腔内的脉冲动力学特性。在净色散为0.001 ps2时,获得了稳定的耗散孤子脉冲输出,其输出能量可达20 nJ水平。数值模拟发现,高调制深度、低饱和功率的饱和吸收体能够得到更窄的孤子脉冲;低调制深度下,孤子脉冲具有更高的脉冲能量。