在过去的几年中,无源调Q光纤激光器凭借其高脉冲能量、性价比和紧凑的结构等独特优势,在光学传感,材料加工,通信和国防等领域中广泛应用。无源调Q光纤激光器的设计过程中,可饱和吸收体是必不可少的重要组件,它的主要功能是压缩脉宽,使得输出脉冲的可持续时间降低以符合各个领域对激光质量愈发严格的要求。它的分子结构、物理特性、光学特性等都对无源调Q光纤激光器的性能产生重要影响。目前有多种材料可作为可饱和吸收体,其中染料可饱和吸收体是最早使用的一种可饱和吸收体。而最近的染料可饱和吸收体的替代品半导体可饱和吸收镜已经主导了可饱和吸收体的商业市场20多年,其中吸收波长,饱和阈值,调制深度,弛豫时间等都可以被精确设计。然而,半导体可饱和吸收镜也有它的固有缺陷。诸如狭窄的工作带宽,昂贵的价格,复杂的制造工艺和较低的损坏阈值等,这些缺陷所带来的不利因素正在各个领域的应用中体现出来,并且阻碍了被动调Q光纤激光器的进一步的发展。在这样的背景下,很多新型的纳米材料正在被人们广泛研究,它们拥有更长的工作带宽,高的损伤阈值,简单的构造和较低的生产成本。现已有多种新型纳米材料可以作为半导体可饱和吸镜的替代品。本文结合了当前新型纳米材料的研究背景,将现有的几种前沿的新型纳米材料制备成为可饱和吸收体,接入环形光路中进行实验,探究了不同的纳米材料对被动调Q光纤激光器性能的影响。具体的研究工作如下:(1)研究了被动调Q光纤激光器的工作原理,根据其工作原理及实验条件,设计出基于纳米材料可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器实验方案。并分别使用化学气相沉积法、助熔剂法和化学气相转移法制备出高质量的MoS2、AuTe2Se4/3、SnSSe薄膜,并将它们嵌入到环形光路内。(2)研究了MoS2作为可饱和吸收体的调Q光纤激光器的性能。MoS2作为一种典型的过渡金属硫化物,现有研究已经实现了基于MoS2的被动调Q光纤激光器。但是由于传统的机械剥离法不能实现精确的厚度控制,所以本实验将使用采用化学气相沉积法制备高质量MoS2薄膜来实现被动调Q光纤激光器。通过不断调整偏振控制器,优化调Q的状态,最终测得改调Q光纤激光器的最短脉宽为888ns,最大输出功率为18.8mW,被动调Q光纤激光器输出信号的信噪比高达60dB。该实验结果充分表明了基于MoS2的调Q光纤激光器的性能优异。该实验的创新点在于,使用化学气相沉积法制备高质量MoS2薄膜进而提升被动调Q激光器的性能,证明了化学气相沉积发是一种制备高质量薄膜的有效方法。(3)通过实验研究了基于AuTe2Se4/3的被动调Q光纤激光器的各种参数性能。该实验通过助熔剂制备了调制深度为63.86%的高质量AuTe2Se4/3样品,实现了基于AuTe2Se4/3的调Q光纤激光器。当泵浦功率从147.85 mW增加到630 mW时,输出调Q脉冲的脉冲宽度从2672ns减小到630.9ns,重复频率的可调范围是105.6kHz-192.4kHz,输出脉冲的最大功率和能量分别是20.7mW和107.58nJ,其信噪比可以达到60dB。实验结果表明,AuTe2Se4/3适合作为调Q光纤激光器的饱和吸收剂,在减小脉冲宽度和改善输出信号的信噪比方面具有很大的优势。该实验的创新点主要在于这是第一次实现基于AuTe2Se4/3的调Q光纤激光器,且该系统可以持续稳定地输出调Q脉冲。这有力地证明了 AuTe2Se4/3在激光器领域的前景十分广阔。(4)使用化学气相转移法制备的高质量SnSSe可饱和吸收体的光调制深度为58.81%,饱和吸收强度为0.0746 MW/cm2,非饱和损耗为23.92%。这是在实验上首次实现基于SnSSe的被动调Q光纤激光器。当泵浦功率在136.9mW-630mW之间变化时,该基于SnSSe的被动调Q光纤激光器的重复频率的可调谐范围是116.4kHz到261.1 kHz,信噪比为55 dB,最大输出功率和最大输出能量分别为11.14 mW和42.79 nJ。其中当泵浦功率在630mW时,该调Q光纤激光器的脉冲宽度稳定在547.8ns,证明了基于SnSSe的调Q光纤激光器的性能良好。该成果最大的创新点在于,首次实现基于SnSSe的被动调Q光纤激光器,且该激光器在脉冲持续时间上具有很大优势。