超短脉冲光纤激光器具有封闭式波导结构，易于小型化和全固化、无需冷却和调整，结构紧凑、运行成本低等特点，一直被人们认为是超快技术实用化的最佳选择，它在超快光学技术、超快电子学技术、超快生物学技术、超快光谱学技术、激光打标和光纤通信等领域具有广泛的应用，特别是掺Er³⁺光纤超短脉冲激光器，由于其发射波长处于1.55μm的通信窗口，成为大容量高速光纤通信波分复用（WDM）和时分复用（TDM）技术的发展和应用的重要光源技术，同时掺Er³⁺光纤超短光脉冲激光器倍频技术可实现780nm超短脉冲输出，可完全替代传统的钛宝石飞秒激光器，实现免调试、高集成、高稳定性的超快光源。本论文的主要内容为研究基于环形腔结构和半导体可饱和吸收镜（SESAM）技术的掺Er³⁺光纤飞秒激光脉冲产生机理与技术。本论文的主要内容及研究工作如下：1．对掺稀土元素光纤激光器的发展过程、光纤激光器的分类、特点、超短脉冲光纤激光器的最新进展以及应用前景等进行了回顾和总结；介绍了光纤激光器涉及到的一些重要的概念，阐述了各种光纤激光器的锁模原理，对可饱和吸收体、非线性环形镜以及非线性偏振旋转产生超短脉冲都作了详细介绍，重点阐述了基于非线性偏振旋转效应的环形腔和基于SESAM锁模技术的被动锁模光纤激光器的基本原理。2．进行了展宽脉冲锁模激光器超短脉冲产生实验研究，在实验中对腔体结构进行了合理设计，通过在谐振腔内引入正色散的掺铒光纤构成了展宽脉冲锁模光纤激光器的腔体结构，利用非线性偏振旋转（NPR）进行锁模，并在实验中得到了飞秒脉冲输出，其中心波长为1557nm、光谱宽度达到了40nm（远大于孤子光纤激光器的光谱宽度6-10nm）、脉冲宽度为175fs、自启动阈值仅为90mW，低于一般的展宽脉冲光纤激光器的启动阈值（典型值为200mW）。这种采用展宽脉冲结构的光纤脉冲激光器在国内还未见有报道。3．对1550nm波段的SESAM构成光纤脉冲激光器进行了系统的实验研究。阐述了在腔内使用半导体可饱和吸收镜（SESAM）实现被动锁模脉冲激光输出的原理。实验中采用F-P腔结构，对四只参数不同的SESAM进行了研究，获得了调Q脉冲输出、调Q锁模输出以及锁模脉冲输出三种不同的澎光器工作状态，分别对其进行了讨论。实验中采用了光纤环形镜作为腔镜和输出装置达到了全光纤结构的腔型，便于调节。实验得到了中心波长为1560nm、光谱宽度为6nm、输出功率为12.7mW、脉冲宽度为137ps的锁模脉冲，在不同泵浦功率下还可以得到调Q脉冲和调Q锁模脉冲输出。4．使用SESAM与非线性光放大环形镜（NALM）相结合的复合式结构，并在腔内采用DCF色散补偿方式构成了一种新型结构的脉冲激光器，这种腔型在国际上并未见有报道，采用这种新型的腔结构，获得了输出功率为10mW，单脉冲能量达到0.37nJ，光谱宽度38nm，脉宽为182fs的光脉冲，是一种新型的、可靠的飞秒光源。