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近几十年来，超快光纤激光器由于在化学、生物、原子物理、瞬态光学、天文学等领域有着广泛的应用而备受关注。大多数超快激光系统会采用可饱和吸收体(SA)来实现超短脉冲输出。为了获得高质量的超短脉冲，SA需要具有超快响应时间、强非线性、宽吸收带宽、低光学损耗、高损伤阈值、低功耗、低插入损耗以及良好的光学兼容性等优良的性能。以石墨烯为代表的二维原子晶体的兴起为研制高性能SA带来了曙光。最近，拓扑绝缘体(TI)和过渡金属硫化物两类二维原子晶体由于独特的光学特性引起了超快激光领域的热切关注。本论文主要集中研究了TI∶Bi2Se3和MoS2两种二维原子晶体在超快光纤激光器中的应用。重点围绕薄膜型SA的制备、非线性吸收特性、超短脉冲的实现以及超快多孤子动力学过程的研究等方面进行了深入的实验研究，主要研究内容包括: 1.利用TI的可饱和吸收特性，在掺铒光纤激光器中获得了稳定的单波长、双波长被动调Q脉冲以及调Q锁模脉冲。通过混合Bi2Se3与聚乙烯醇(PVA)可以制备具有良好光纤兼容性的薄膜型SA。相应的拉曼光谱和非线性吸收曲线证实了Bi2Se3良好的光学特性。并且将制备好的SA接入掺铒环形光纤激光器中获得了稳定的被动调Q脉冲和调Q锁模脉冲。改变激光器的参数，激光器可以在1530.5 nm和1557.5 nm同时实现调Q。改变泵浦功率，调Q脉冲重复频率可以从24.4 kHz调谐到83.9 kHz，并且可以实现双波长的切换，在1530.5 nm和1557.5nm两个波段分别实现稳定的单波长调Q。上述实验表明Bi2Se3具有良好的可饱和吸收特性，可以应用于激光器中实现脉冲输出。 2.通过在光纤激光器中实现被动飞秒锁模，从实验上证实了Bi2Se3的超快可饱和吸收特性。将制备好的Bi2Se3 SA接入掺铒光纤激光器，并且进行适当的色散管理，我们成功地获得了稳定的脉宽为660 fs，重复频率为12.5 MHz的超短脉冲。实验结果表明PVA是一种制备薄膜型SA的良好材料，同时也表明Bi2Se3具有超快可饱和吸收特性，在超快激光领域有重要的应用价值。 3.研究了TI的高非线性特性在光纤激光器中的应用。通常在激光器中引入类似于TISA的高非线性器件会诱导多脉冲的产生。我们在实验上观测到了束缚态多孤子以及谐波锁模。(a)通过增大SA中Bi2Se3的浓度，增强非线性效应，获得了114阶谐波锁模，重复率可达1.12 GHz。实验结果证实了Bi2Se3同时具有快可饱和吸收特性和高非线性。(b)实验获得三种具有不同频谱、时域特性的束缚态，通过实验和数值分析发现束缚态内部脉冲的强度、脉宽会影响束缚态的光谱和自相关曲线的形态。这为粗略估计紧凑多孤子内部构成提供了简易的方法，同时也表明TI的高非线性在光纤激光器中有重要应用。 4.首次通过实验验证了二维MoS2在通信波段的超快可饱和吸收特性。通过将MoS2制备成薄膜型SA，接入掺铒光纤激光器，并且进行适当的色散管理，在1569.5 nm处获得了脉宽为710 fs，重复频率为12.09 MHz的超短锁模脉冲。结果证实了二维MoS2在通信波段的超快可饱和吸收特性以及说明了PVA MoS2 SA可以作为一种简易的、低损耗的超快SA在锁模光纤激光器中有重要应用价值。