百赫兹量级线宽的单频激光器在相干光通信、光原子钟、高分辨率激光光谱仪、基础物理量的测量、量子保密通信等超高精尖端领域有着广阔的应用前景。但是，目前的获得百赫兹量级线宽单频激光的主要技术手段是外腔压缩法和基于非线性效应的环形腔光纤激光器。这两类激光器的体积较大、难于集成、维护困难，不能满足实际应用中对光源的可集成性及紧凑性的要求。在超短腔单频光纤激光器的基础上，本课题围绕结构紧凑、光谱线宽达到百赫兹量级的单频光纤激光器进行了实验研究。本文从理论上分析了影响光纤激光器线宽的若干因素；建立了基于光纤光栅F-P滤波器的时延延长腔内光子寿命的方法的理论模型；并介绍了利用扭转模技术消除空间烧孔效应的原理；同时探讨了百赫兹光谱线宽的测量方法。第三章开展采用虚拟折叠环形腔方法压缩线宽的单频光纤激光的实验研究。实验中，发现激光线宽得到压缩。在折叠腔的作用下，谐振腔有效腔长扩展为其物理腔长的两倍，并通过削弱空间烧孔效应对激光线宽的劣化作用，最后获得了820Hz的激光线宽。第四章开展利用慢光效应压缩线宽技术的单频光纤激光器的实验，发现慢光效应使得腔内光子寿命得到延长，最后获得了780Hz的激光线宽。另外，对实验中观察到的双波长激射进行了研究探讨，并重新设计了激光谐振腔，实现了双波长激光输出。通过双波长激光的外差探测，获得了中心频率为12GHz、线宽小于3kHz的微波输出；通过对选模器件的独立温控，获得了中心频率在~15GHz、~22GHz和~25GHz之间可切换、线宽小于10kHz的微波输出。第五章提出了结合以上两种技术方案共同压缩线宽的方案，即慢光虚拟折叠腔单频光纤激光器。该激光器利用慢光效应，实现了对腔内光子寿命的延长，加上削弱空间烧孔效应后带来的对激光性能的优化，最后获得了线宽为600Hz单频光纤激光输出。