被动锁模光纤激光器具有稳定性好、效率高、系统紧凑等优势,在光纤通信、遥感、激光雷达、光谱分析和军事等方面具有广泛应用,是目前超快激光研究的热点之一。为了获得高峰值功率、超快的锁模激光输出,光纤激光器的谐振腔和光学元件需要仔细选择。其中,可饱和吸收体是被动锁模光纤激光器中的关键器件,它要求非线性材料具有可控的非线性吸收能力、快的响应和低的损耗。除此之外,调制深度也是可饱和吸收体的关键参数之一,高的调制深度可以增强消减脉冲边缘的效果,有利于获得超短脉冲,而且可以有效提高超快激光器的稳定性。本论文围绕如何获得短脉冲、稳定工作的被动锁模光纤激光器,理论结合实验研究了高调制深度饱和吸收体对被动锁模光纤激光器输出特性的影响。主要工作如下:第一,数值模拟了光通信波段可饱和吸收体参数对被动锁模光纤激光器输出特性的影响,并基于拓扑绝缘体可饱和吸收体实现了亚皮秒的超快激光输出。基于Ginzburg-Landau方程,数值模拟了可饱和吸收体对被动锁模光纤激光器输出特性的影响。基于Bi2Te3可饱和吸收体,设计并搭建了被动锁模掺Er的环形腔光纤激光器,并实现稳定的脉冲输出。泵浦功率到达85.4 m W时,光纤激光器进入自启动的状态;泵浦功率调至500 m W时,我们获得重复频率为13.14 MHz、脉宽约505 fs的锁模孤子脉冲输出。通过不断调控偏振控制器,观察到光纤激光器输出脉冲的中心波长能够在1570.45到1572.32 nm之间连续调谐。第二,数值模拟了近零色散情况下掺铥被动锁模光纤激光器的输出特性,为优化设计中红外超快光纤激光器提供了指导。基于Ginzburg-Landau方程,数值研究了饱和吸收体参数(调制深度、饱和功率和非饱和吸收损耗等)对被动锁模光纤激光器输出脉冲特性的影响。在谐振腔净腔色散为–0.008 ps2时,获得了稳定的孤子脉冲输出。数值模拟结果表明: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。