近年来,工作于2.0 μm波段的掺铥(Tm3+)脉冲激光器发展迅速,它广泛应用于激光医疗、激光雷达、中红外超连续谱等领域。采用锁模方式实现的脉冲激光器可以输出具有脉宽窄、稳定性好、脉冲能量高、重复率高等优点的脉冲。目前,常用的锁模方法主要有主动锁模方式和被动锁模方式两种。然而,主动锁模激光器的激光腔内引入了外部调制器,稳定性易受外部环境的影响,而且采用主动锁模方式实现的激光器也很难实现全光纤结构。被动锁模方式基于如石墨烯、碳纳米管、SESAM等可饱和吸收体实现,具有稳定性好、易于实现全光纤结构等特点。本论文研究基于SESAM掺Tm3+脉冲光纤激光器的特性,主要工作和创新点包括：1.介绍了掺Tm3+脉冲激光器的优点、应用和发展历程,对比了主动锁模和被动锁模技术。推导了掺Tm3+光纤速率方程和光脉冲在光纤中的传输方程,给出对该传输方程进行求解的数值方法。2.建立了基于SESAM掺Tm3+脉冲激光器的仿真模型,研究了SESAM锁模机制以及基于SESAM掺Tm3+脉冲激光器工作特性。3.利用上述仿真模型观察到了从未锁模到连续单脉冲锁模的过程,详细分析了泵浦功率、掺杂浓度、掺Tm3+光纤长度、单模光纤长度、调制深度和激光器输出耦合比对激光器输出脉冲特性的影响。通过分析可以知道适当增加泵浦功率,掺Tm3+离子浓度,掺Tm3+光纤长度和输出耦合比可以减小脉宽,增大输出功率,提高脉冲能量。适当增大调制深度和单模光纤长度可以减小脉宽。通过优化,最终得到脉宽为41 ps,平均输出功率为1.69 W,单脉冲能量为214 nJ,峰值功率为5219 W的锁模激光输出。