高脉冲能量、低重复频率的超短脉冲激光被广泛应用于微机械加工、生物样品检测以及眼外科手术等领域。是近期国内外科学研究的热点之一[1]。目前高能量脉冲的获得一般有两种方式:一是基于脉冲啁啾放大即CPA(Chirped Pulse Amplification),二是从直接从光纤激光振荡器中获得高能量脉冲的输出,(一般是通过增加腔长来降低重复频率从而增加脉冲的能量)。相比于采用腔外啁啾放大的方式来获得高脉冲能量,第二种利用激光器直接输出高能量脉冲的方式会在很大程度上减小系统的复杂性,提高能量的利用率。这些优点使得采用激光器直接输出高能量脉冲的方式得到广泛的研究,但目前关于这方面的理论还相对较少,而采用长腔来获得高能量脉冲的方式又面临着腔长过长会引入过多的非线性效应以及色散等影响锁模以及后续脉冲压缩的问题,目前能够压缩到的脉冲宽度是理论变换极限值(transform-limited)的数倍。本文利用MATLAB,搭建仿真模型。主要仿真分析了腔长为200m～400m的长腔被动锁模激光器输出脉冲的特性以及脉冲压缩存在的问题,并提出了相应的解决方案使得长腔被动锁模激光器输出脉冲能够压缩到理论极限值。本文的主要研究工作及成果如下:1.基于MATLAB仿真,建立了可饱和吸收体长腔被动锁模激光器的仿真模型。2.详细介绍了利用相互作用表象下的龙格库塔法求解广义非线性薛定谔方程的过程,并利用自适应步长法提高了求解效率。3.实验搭建了腔长为500m的长腔被动锁模激光器,获得了重复频率为390.118kHz,脉冲的能量大于100nJ的锁模脉冲输出。4.验证了高阶色散不是影响脉冲不能压缩到理论变换极限值的决定性因素。5.提出了通过在腔外增加滤波器来滤除脉冲相位微分中的非线性部分使得长腔锁模激光器的输出脉冲能够达到理论变换极限值的方案,仿真分析验证了该方案。