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高能量、高光束质量的超短脉冲激光在超快非线性光学、光学频率梳等研究领域有着广泛的应用。特别是大能量高功率的飞秒激光，由于其与物质相互作用时，热效应小，加工孔径周围没有熔融区，在超精细加工、微光子器件制造、医学精密手术、纳米生物工程和国防激光武器等领域有着更为广泛的需求。本文对超短脉冲光纤放大器进行了理论分析及实验研究，主要包括光纤振荡器、脉冲选择器、光纤放大器、固体压缩器。论文的主要工作如下: 第一部分对光纤锁模振荡器进行了相关理论研究，其中主要分析了锁模的物理机制及实现锁模的几种主要方法。同时，从瞬态速率方程出发，求出了单程脉冲放大器中泵浦功率及放大功率的理论公式，并分析了脉冲在光纤放大器中传输时所受到的色散及非线性效应的影响。 第二部分开展了啁啾脉冲放大系统的实验研究，根据光栅对的色散补偿原理，搭建了啁啾脉冲放大系统，种子源采用SESAM锁模的全光纤线性腔振荡器，获得了平均功率为6.41mW，中心波长为1031nm，3dB光谱宽度为1.51nm，脉冲宽度为3.1ps，重复频率为21.3269MHz的激光脉冲输出。然后，采用简化的啁啾脉冲放大技术，也就是说无需脉冲展宽器，直接对振荡级输出的信号光进行非线性脉冲放大，放大器采用主振荡功率放大(MOPA)技术，在放大器输出平均功率为2W，脉冲宽度为3.2ps时，对放大脉冲进行压缩。压缩器采用反射式光栅对，当光栅对间距为109mm时，压缩后最小脉宽为260fs，微调光栅对间距，当光栅对间距为120mm时，压缩最小脉宽为240fs，最终获得了平均功率为306mW、脉冲宽度为240fs，单脉冲能量为14.6nJ，峰值功率为6.1kW的超短脉冲激光输出。 第三部分进行了皮秒脉冲放大器产生超连续谱的实验研究，依据光纤放大器产生超连续谱的物理机制，搭建了全纤化的宽光谱皮秒脉冲放大器，种子源采用SESAM锁模光纤振荡器，获得了平均功率为6.41mW，重复频率为21MHz，中心波长为1031nm，3dB光谱宽度为1.51nm，脉冲宽度为3.1ps的皮秒脉冲输出。利用声光调制器对振荡器输出的皮秒脉冲进行选择，重复频率由21MHz降为2.1MHz。降频后的信号光通过三级MOPA放大器后，最终在30/250μm大模场双包层掺镱光纤中获得了平均功率为20W、脉冲宽度为20.8ps、光谱范围为640nm-1700nm、单脉冲能量为9.5μJ、对应峰值功率为0.46MW的脉冲激光输出。