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超短脉冲激光源是目前非线性光学、超快光学技术领域中的一个非常活跃的前沿课题，也是实现光纤通信系统超高速、大容量传输的关键技术之一。因此，对光纤超短脉冲光源的研究具有非常重要的意义。目前，利用半导体激光器直接泵浦掺杂稀土元素的光子晶体光纤激光器成为产生超短激光脉冲的新手段，在工业、科研等领域有着广泛的应用前景。光子晶体光纤的无截止单模特性使得光纤纤芯尺寸增加的同时保持单模，从而有效降低了光纤的非线性，非常适合于高能量超短脉冲激光的传输。本论文利用掺镱大模场面积光子晶体光纤作为增益介质，通过半导体可饱和吸收镜引入被动调制，实现了自启动锁模，获得了高能量的超短激光脉冲输出。本论文的工作可以概括为以下几部分: 1、阐述了超短脉冲光纤激光的研究意义和超短脉冲激光的发展概况，介绍了光子晶体光纤的导光机理和光子晶体光纤锁模激光器的发展; 2、介绍了超短脉冲激光在非线性介质中传输的基本理论，并对激光器的腔内脉冲演化过程进行了数值模拟，介绍了超短脉冲压缩技术和实施方案; 3、分析了快速与慢速可饱和吸收体相结合获得超短脉冲的机理，实验研究了环形腔被动锁模的掺Yb3+光子晶体光纤激光器，在该激光器内分别获得了调Q、调Q锁模与连续锁模脉冲输出，最高输出功率3.15 W，重复频率83.7 MHz，直接输出脉冲宽度780 fs，单脉冲能量37 nJ，中心波长1031.2 nm，结合实验现象对输出特性进行了详细分析; 4、从偏振主态原理出发，分析了光纤激光器利用偏振滤波效应实现波长可调谐的机理，推导出光纤激光器峰值波长、调谐带宽、调谐精度等特性与光纤长度、偏振角等结构参数间的关系，实验研究了窄线宽连续可调谐大模场面积光子晶体光纤锁模激光器，其可调谐宽度达35 nm(1028.5 nm～1064 nm)，最高输出功率1.01 W，重复频率45.9 MHz，脉冲宽度7.9 ps。 5、阐述了石墨烯作为可饱和吸收材料的特性和制备方法，实验研究了基于反射式石墨烯可饱和吸收镜的被动调Q锁模掺Yb3+光子晶体光纤激光器，得到最高115 mW的调Q脉冲输出，输出峰值波长1039nm，光谱的半峰全宽为6nm，对输出特性进行了分析与讨论。