目前,光纤激光器因其结构紧凑、转换效率高、稳定性好等优势受到各行各业的高度关注,在材料加工、高速光通信、生物医疗、军事国防和科学研究等诸多领域有着良好的应用前景。截至到2020年,光纤激光器的年销售额以～14%的速率稳定增长。脉冲光纤激光器不仅拥有光纤激光器的优势,窄脉宽、低功耗和高峰值功率更是其特色,因此被视为最有潜力的激光源之一。然而,现在脉冲光纤激光器的市场占有率仍不甚理想。必须明确的是,脉冲光纤激光器面临的一些难题大大制约了它的快速发展,具体包括:已商业化的脉冲光纤激光器的主要实现方法是通过主动调Q或锁模,原则上在谐振腔内放入主动型幅度调制器,而它们往往存在结构复杂、价格高昂和运行波段窄等缺陷。与此相比,被动调Q光纤激光器能做到真正意义上的低成本和结构紧凑。本论文瞄准实现掺钕高性能被动调Q全光纤激光器这一前沿研究领域,围绕两个主要波段0.9 μm和1 μm展开研究,通过理论与实验分析,取得了一系列创新性成果,概括而言,本论文的主要创新性研究成果如下:（1）我们构建了 920nm F-P腔掺钕单模激光器激光速率方程模型,通过龙格-库塔法（Runge-Kutta）求解该方程,分析激光器的激射特性。接着研究了泵浦功率和调制深度对输出调Q脉冲的影响,为优化其激射性能提供理论基础。在实验中,我们利用2.2 m、2.4 m、2.8 m和3.2 m长的掺钕光纤作为增益光纤,又作为可饱和吸收体SA。首次实验证实,增益光纤选择2.8 m时,可以获得稳定的919.8 nm全光纤掺钕自调Q激光器。搭建的自调Q掺钕全光纤激光器是在808 nm激光二极管（LD）的抽运下,由一对自制腔镜,光纤布拉格光栅（FBG）和光纤端面镜组成紧凑、简单的全光纤谐振腔。获得中心波长为919.8 nm激光输出,其阈值为90 mW,平均功率最大达到8.56 mW,最窄脉宽为1.62 μs,最大脉冲能量为123.4 nJ。（2）基于理论仿真结果,研究了 905 nm调Q锁模掺钕全光纤激光器。首先,通过实验,获得中心波长为904.8 nm,半高宽为0.35 nm的激光,其锁模脉冲宽度约为5 ns,峰值功率最高可达到17 W。其次我们对比905 nm调Q锁模激光在输出耦合镜选择不同透过率（2.6%、9%和35%@905 nm）时,记录了其单脉冲半高宽和输出平均功率。由于泵浦抽运功率只有250 mW,后期我们将提高抽运光功率,在腔内进行负色散补偿,非常有希望实现稳定连续锁模,从而获得超短脉冲输出。（3）研究了二维材料用于掺钕全光纤激光器进行调Q操作。理论仿真中,通过数值求解Runge-Kutta方程,分析了 SA特征参数调制深度和初始透过率对调Q性能的影响;1-μm掺钕全光纤激光器中将硒化铋作为饱和吸收体,获得1065.3 nm、1073.4 nm双波长被动调Q激光输出,调Q重复频率范围比较宽,从69.68 kHz增加至205.2 kHz,同时,脉冲宽度也从1.42 μs缩减至601 ns,最大单脉冲能量为38.83 nJ。且输出最大平均功率为6.6 mW。（4）我们构建了三波长调Q掺钕全光纤激光器,使用硫化钨作为饱和吸收体应用于掺钕光纤激光器中,得到1081.9nm、1091.3 nm和1100.1nm三波长激光。调Q脉冲重复频率可从53.8 kHz调谐到124.4 kHz。激光器的输出功率和相应的单脉冲能量大体线性地增加,最大值分别为8.9 mW和71.5 nJ。频谱信噪比SNR高达60.76 dB,实现了稳定的调Q激光。