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本发明公开基于非线性偏振旋转和复合材料的混合锁模皮秒激光器，属于被动锁模光纤激光器领域；激光器包括泵浦源，泵浦源的光出射方向依次串联设置有波分复用器、掺镱光纤、SM‑28e单模光纤、偏振控制器一、偏振相关隔离器、偏振控制器二、耦合器以及复合可饱和吸收体锁模器；偏振相关隔离器夹在偏振控制器一和偏振控制器二之间构成非线性偏振旋转结构，与复合可饱和吸收体锁模器实现双重非线性吸收效应；复合可饱和吸收体锁模器中的薄膜是由单壁碳纳米管和二硫化钼溶液复合而成，在单个材料初始特性的基础上获得更优异的光学特性，能够更好的锁模；并在非线性偏振旋转结构共同作用下，进一步提升超短脉冲激光的输出性能。