光纤激光器与传统的固体激光器相比具有高效率、低阈值、易散热、结构紧凑等优点。掺铥脉冲光纤激光器工作在人眼安全波段2μm区域,具有优良的散热性、光束质量好等特点。在环境监测、材料加工、激光雷达、生物医疗和中红外超连续谱产生等方面有着广泛的应用前景。本论文首先研究了光脉冲在光纤激光器中的产生原理,并建立理论模型对2μm锁模光纤激光器进行模拟仿真。然后通过设计不同的方案对调Q和锁模脉冲光纤激光器进行了实验研究,并且对比分析了各个方案的优缺点。最后分别采用啁啾脉冲放大(CPA)技术和主振荡功率放大(MOPA)技术,将锁模激光器的光脉冲作为种子光进行放大,从而获得较高的平均输出功率和脉冲峰值功率,并且对光脉冲放大的实验结果进行了讨论分析。本论文结构如下:第一章首先介绍了2μm脉冲光纤激光器相对于传统激光器的优势,阐明了2μm脉冲光纤激光器的研究背景与研究意义。然后根据光脉冲产生机理和方式,将脉冲光纤激光器进行了详细的分类。最后对2μm脉冲光纤激光器的研究状况进行了概述,并提出了本文主要研究的内容。在第二章中分析了光信号在光纤传输过程中受到损耗、色散、非线性效应的影响,从理论上详细介绍了调Q脉冲和锁模脉冲的产生机理,并分别阐明了调Q和锁模激光器的特性。对2μm锁模光纤激光器建立了理论模型,并在Matlab上实现了模拟仿真,仿真结果可以清楚地展现出激光器在实现锁模过程中光谱和脉冲的演化过程。第三章主要对2μm脉冲光纤激光器进行实验研究,搭建了四种不同的光纤激光器:(1)基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的被动调Q掺铥光纤激光器;(2)基于非线性偏振旋转(NPR)的被动锁模掺铥光纤激光器;(3)基于SESAM的被动锁模掺铥光纤激光器;(4)基于SESAM的窄带宽被动锁模掺铥光纤激光器。锁模光纤激光器的光脉冲放大实验在第四章中进行了介绍,对搭建的CPA和MOPA两种不同的脉冲放大系统,根据锁模光纤激光器不同的输出特性来选择合适的放大方法进行放大,进一步提高了激光器输出的脉冲峰值功率和平均输出功率。在最后的第五章中,对本论文所取得的研究成果分别进行了总结,并指出了在实验研究中存在的一些不足之处。