保偏光纤具有较高的双折射效应能够保持纤芯内所传输光的偏振状态,相比于传统光纤激光器,全保偏锁模光纤激光器具有抗外界环境干扰的优点,稳定性更高,能够应用在诸如车辆、飞机等较为复杂的环境,具有广阔的应用前景。保偏激光器中主动锁模结构得到的脉冲宽度很难压缩到fs级别,材料可饱和吸收体的损伤阈值较低,锁模性能会发生衰退,而非线性环镜锁模技术可以克服诸多缺点能够较好的应用在全保偏激光器中。然而,目前对保偏非线性放大环镜（NALM）结构中脉冲演化特性的研究还不充分。因此,本论文利用全保偏“8”字腔和“9”字腔锁模结构,开展了对全保偏锁模掺铒光纤激光器的优化及输出脉冲特性研究。具体内容有:1.设计了无相移器的全保偏“8”字腔光纤激光器,锁模阈值为620m W,获得了类噪声锁模脉冲。通过对谐振腔内非线性相移差和透过率之间的数值模拟选择了π/2的相移器,使谐振腔的锁模阈值从620m W降至70m W,相比于以往研究,所搭建的全保偏“8”字腔激光器的锁模阈值至少降低三倍以上。2.研究了保偏“8”字腔激光器的脉冲输出特性。在低功率70m W下得到了自启动1560nm的传统孤子锁模,脉宽为863.8fs。增加泵浦功率时首次在保偏“8”字腔中完成了孤子脉冲到类噪声脉冲的转换,矩形类噪声脉冲的最大能量为17.94n J。在同一个保偏结构中仅通过调节泵浦功率就能实现从超快脉冲到高能量脉冲间的输出转换。经实验分析证明了所设计的保偏激光器在两种锁模状态下具有高度稳定性。3.设计了全保偏“9”字腔结构,研究腔长逐渐压缩时锁模脉冲特性,腔长越短脉宽越窄、平均输出功率越高、转换效率越高。采用18m腔长,在120m W泵浦功率下实现了自启动传统孤子锁模,脉宽经压缩后为494.6fs,脉冲能量为0.05n J。增大泵浦功率可获得类噪声脉冲,最大输出功率73.9m W,对应的脉冲能量为6.66n J,实现了脉冲能量的增大。分析了两种锁模脉冲的特性,证明了激光谐振腔的高度稳定性。