飞秒激光具有脉宽窄、峰值功率高等优点,在医学、高精度测量和传感、激光微加工、光纤通信等领域有着广泛的应用。获得超短脉冲的一个有效方法是在光纤激光腔内插入可饱和吸收体。碳纳米管、石墨烯等纳米材料在锁模激光领域的成功应用,大大推动了超快激光的发展。但是碳纳米管材料对于锁模波长具有选择性,而单层石墨烯的调制深度很低,多层石墨烯又会引入较大的插入损耗。为此,人们致力于研究其他具有优异光电性质的纳米材料,继续推动超快激光的发展。金属氧化物颗粒是一类重要的纳米材料,具有价态丰富、形貌多样、光电性质优良等特点。但是由于多数的金属氧化物带隙比较大,一般应用于调Q激光器中,超快领域相关研究较少。MnO2纳米颗粒具有带隙窄、宽带吸收的特性,可以应用于1.55μm甚至中红外波段的超快激光器中作为可饱和吸收体得到超窄脉冲输出。目前常用的制备可饱和吸收体的方法存在一定的问题,如复合物薄膜法制备的可饱和吸收体损伤阈值比较低,拉锥光纤沉积法容易受到环境污染物的影响,而填充微结构光纤法需要摸索复杂的熔接参数。本论文主要研究基于新型纳米颗粒的可饱和吸收体制备、非线性吸收特性测试及其超快激光应用,通过沉积拉锥光纤和填充双孔光纤两种方法制作了可饱和吸收体,并且通过色散补偿或者插入自制的光纤滤波器得到了多种状态的锁模孤子输出,具体研究成果如下:（1）首次利用MnO2纳米颗粒制作了可饱和吸收体并进行了被动锁模光纤激光实验:通过不同的表征方法对于MnO2纳米材料进行了表征,验证了MnO2纳米颗粒在通信波段的可饱和吸收特性。利用拉锥光纤沉积纳米颗粒制备的可饱和吸收体的调制深度为2.74%,非可饱和损耗为71.5%。在排除了拉锥光纤引入的偏振相关损耗导致的NPR锁模后,基于制备的MnO2纳米颗粒沉积拉锥光纤的可饱和吸收体实现了中心波长为1530nm,3d B带宽为2.4nm、脉宽为1.63ps的传统孤子锁模。调节偏振控制器后可以得到重频为119MHz的谐波束缚态锁模,脉冲间隔3.28ps,单脉冲宽度为975fs。通过对于腔内参数的调节,可以得到双波长/三波长锁模。锁模激光实验证实了MnO2纳米颗粒在超短脉冲锁模光纤激光器领域的应用价值。（2）提出了基于MnO2纳米颗粒填充大孔径双孔微结构光纤的可饱和吸收体制备方法并进行了锁模实验:为了解决拉锥光纤制作的可饱和吸收体易污染、稳定性差的缺点,实验中将MnO2纳米颗粒填充进大孔径的双孔光纤中,制作了性能稳定的可饱和吸收体。通过对于激光腔内进行净色散量的调节,分别得到了传统孤子、耗散孤子、类噪声脉冲输出。在激光腔净色散量为-0.35ps~2时,输出的脉冲为传统孤子,光谱的3d B带宽为2.2nm,脉宽为1.14ps,重复频率5.09MHz。通过加入一段正色散光纤作为色散补偿光纤,腔内净色散量为+0.379ps~2,一个带通滤波器起到光谱滤波的作用,通过仔细调节偏振控制器和泵浦功率,得到了耗散孤子输出。在腔内净色散量为+0.287ps~2时,得到了正色散类噪声脉冲输出,其自相关曲线为有明显相干尖的底座。（3）宽带波长可调谐可切换多波长调Q光纤激光器:为了得到可调谐的脉冲光源,我们提出了一种基于Sagnac-Lyot滤波器的波长可调谐可切换多波长调Q光纤激光器。相比于传统的Sagnac滤波器,其波长可调谐性能更好。将可饱和吸收体和实验室自制的Sagnac-Lyot滤波器接入激光腔中,实现了单波长可调谐超过13nm的调Q脉冲输出、双波长/三波长可切换的调Q光纤激光输出,且多波长切换的范围大于38nm（1523～1561nm）。（4）基于Sagnac滤波器的波长可切换被动锁模光纤激光器:提出一种利用Sagnac滤波器实现波长和锁模状态切换的锁模光纤激光器,分别得到了中心波长为1538nm和1552nm的可切换的类噪声脉冲脉冲输出,光谱均为光滑无边带的近三角形,自相关曲线为有相干尖的底座。调节偏振控制器得到了稳定的束缚态孤子输出,激光器中心波长为1527.8nm,脉冲间隔为3.04ps,单脉冲宽度为1.16ps。实验中得到了一种凹形边带孤子,其光谱中心波长为1528.7nm、3d B带宽为6.2nm,脉宽为533fs,并利用数值仿真验证了这是一种锁模激光腔输出的稳定状态。