级联四波混频（CFWM）是一种重要的三阶非线性效应,被广泛应用于相干光通信、光学取样、波长转换、全光组播等领域,其泵浦光参数是影响CFWM输出特性的主要因素。双波长单频光纤激光器具有结构紧凑、光束质量高、相干性好、可实现单双波长切换等特点,可用于优化CFWM的光源性能,进而有效拓展其应用领域。然而在基于双波长单频光纤激光的CFWM中,其光学特征参数动力学演化过程的研究较为缺乏,难以为其性能优化提供理论指导与技术参考。有鉴于此,本文基于自主研发的双波长单频光纤激光器,采用高非线性光纤（HNLF）作为非线性增益介质,对CFWM过程中的激光线宽、频率噪声、脉冲宽度等特征参数开展系统研究,具体内容和取得的研究成果如下:（1）建立了连续光泵浦CFWM的线宽演化理论模型:从四波混频的相位共轭关系出发,创新性引入相位关联性对双波长激光器波长间的相位关系进行表征,阐明了CFWM中激光线宽与频率噪声的动力学过程,综合构建了CFWM激光梳齿的线宽传递演化理论框架。揭示了激光梳齿线宽随其阶数变化的规律:在相位非关联下,线宽随梳齿阶数呈二次曲线增长,而在相位关联下,梳齿线宽、相干性将保持不变,该研究为光学频率梳、相干光通信等应用的性能优化提供了参考。同时,建立了脉冲光泵浦CFWM的脉宽演化理论模型:从CFWM中激光功率与电场强度的传递过程出发,采用和幅度法分析了其梳齿的脉宽演化过程,发现了CFWM梳齿脉宽随其阶数压窄并逐渐趋于稳定的规律,进而提出了一种单频脉冲光纤激光的脉宽压缩新思路。（2）提出了一种抑制CFWM光源线宽展宽的技术:基于应力双折射效应,设计并制备了一种相位强关联的双波长单频连续光纤激光器,其相位关联系数高达0.81,趋近于理论上的最高值1。利用HNLF产生CFWM的一阶梳齿保持了双波长激光器的良好相干性,线宽从0.84 k Hz轻微展宽至1.4 k Hz,有效遏制了其梳齿相干性随阶数上升而快速劣化的趋势。基于该技术制备光学频率梳可优化其线宽、噪声特性,进而可应用于相干光通信等应用领域。（3）提出了一种基于CFWM的单频脉冲光纤激光的脉宽压窄技术:设计并研制了一种双波长调Q单频脉冲光纤激光器,结合CFWM实现了具有20根梳齿的梳状光谱输出。通过对单根梳齿的特性进行测量,发现了其脉冲宽度随梳齿阶数上升而逐渐压窄的现象。从0阶到3阶,梳齿的脉冲宽度从～110 ns压窄至～50 ns并趋于稳定,不仅验证了脉冲光泵浦CFWM的脉宽演化理论模型,而且提供了一种制备窄脉宽单频脉冲光纤激光器的技术方案,在激光雷达、气体检测、太赫兹技术等领域具有广阔应用前景。