多波长光纤激光器在光纤通信、光信号处理、光子微波技术等领域有巨大应用潜力,最近十多年备受瞩目并得以蓬勃发展。稀土掺杂光纤将稀土离子的增益特性与光纤结构的传输特性相结合,推动了光纤激光器和光纤放大器的高速发展。本论文提出了两种新颖的光纤激光器结构,利用偏振烧孔效应,实现了稳定的多波长激光输出。对稀土掺杂光纤的增益特性进行了深入的理论研究,并研制了具有高增益特性的掺铒光纤和双包层石英基光敏掺铥光纤。取得的主要创新成果如下：1.针对掺铒光纤激光器在室温条件下的波长竞争,提出了一种基于保偏掺铒光纤的多波长光纤激光器,利用偏振烧孔效应,在室温条件下,分别得到了稳定的单波长、双波长、三个波长和四个波长的激光输出,3dB线宽为0.01nm,30dB线宽小于0.11nm。经过至少32分钟的重复扫描,所得激光的波长漂移最大为0.05nm,峰值功率变化最大为0.5dB。与利用其他方法实现的多波长掺铒光纤激光器相比,此激光器结构简单,容易实现；并且在利用偏振烧孔效应时不需要依靠保偏光纤光栅,可以根据需要选择不同的滤波器件。2.首次将有源光纤与光纤偏振控制器的结构相结合,提出了一种基于光纤偏振控制器原理的多波长掺铒光纤激光器,此激光器结构简单,成本低,只需使用普通单模掺铒光纤就可以利用偏振烧孔效应,在室温条件下实现稳定的多波长激光输出。在室温条件下,实现了稳定的三波长和双波长激光输出,3dB线宽为0.01nm,30dB线宽小于0.10nm,经过至少32分钟的重复扫描,所得激光的波长漂移最大为0.05nm,峰值功率变化最大为0.75dB。3.目前,提高掺铒光纤的增益特性都是通过增大铒离子(Er3+)的掺杂浓度来实现的。本文基于Giles模型理论分析了掺杂浓度、重叠因子等参数对掺铒光纤增益特性的影响,提出了可以增大重叠因子的光纤结构,从而可以在高浓度掺杂的基础上进一步提高掺铒光纤的增益特性。通过实验和探索,实现了Er3+、铝离子(A13+)、氟化物共同掺杂的制作工艺,降低了掺铒光纤掺杂区域的折射率,由MCVD法结合溶液掺杂技术研制出了基于此光纤结构的高增益掺铒光纤。4.采用MCVD法结合溶液掺杂工艺,在疏松层沉积、缩棒等工艺过程中控制纤芯中Ge02的沉积量,研制出具有高增益特性的双包层石英基光敏掺铥光纤。在波长800nm,1210nm和1600nm处的有效吸收系数分别为1.27dB/m,2.11dB/m和2.68dB/m,高于已报道的国内研制的双包层掺铥光纤和Nufern, CorActive等国外公司提供的双包层掺铥光纤的有效增益系数。利用本文研制的双包层石英基掺铥光敏光纤可以实现波长为1946.9893nm,功率为2.10W的激光输出,表明此掺铥光纤具有较高的实用价值。