随着光纤领域的快速发展,宽带波长可调谐的光纤激光具备了结构紧凑、成本低廉、易调控等优点,成为了激光领域的研究热门。获得波长可调谐的技术手段很多,本文采用了最具发展前景的方案,即利用光纤中产生的孤子自频移(SSFS)效应,实现了中红外波长可调谐的拉曼孤子激光,并对该激光进行了细致研究。本文的主要工作内容如下:1.在总结了色散和非线性等物理效应的基础上,推演了光在光纤介质中的传输方程,并采用龙格-库塔法求解了广义非线性薛定谔方程。进一步分析了拉曼SSFS效应的形成机制,通过数值模拟的方式分别研究了泵浦源峰值功率、激光脉冲宽度和光纤长度这三个核心参数对SSFS现象产生的具体影响。2.在理论研究的基础上,首先搭建了由锁模脉冲光纤激光器和掺铥放大系统组成的全光纤拉曼孤子脉冲激光器。该拉曼孤子激光器将具有强Kelly边带的传统孤子脉冲作为信号光,通过单纯地提升放大系统的泵浦功率,促使掺铥光纤中SSFS效应的不断增强,实现了波长调谐范围为1953.1~2328.4 nm的拉曼孤子激光输出。当拉曼孤子的中心波长处于2194.3 nm时,孤子脉冲宽度达到最小值为471 fs。为了进一步分析Kelly边带强度对SSFS现象的具体影响,实验选用了特定滤波周期的里奥滤波器,对传统孤子脉冲的Kelly边带进行了有效抑制。弱Kelly边带的孤子脉冲作为信号光传输至同一掺铥放大系统中,通过增加泵浦功率,产生了波长调谐范围在1953.1~2375.3 nm的拉曼孤子激光。当拉曼孤子红移至2240.6 nm处,脉冲时域宽度达到最窄的状态即381 fs。通过有效抑除孤子脉冲的Kelly边带,可以提升脉冲自身的峰值功率,增强光纤中产生的SSFS效应,实现更大的波长频移量和孤子能量,获得时域宽度较窄的飞秒脉冲。3.通过在传统孤子脉冲激光器腔内加入色散补偿光纤,实现了近零色散的耗散孤子脉冲激光输出。该锁模激光器产生了中心波长为1940.7 nm的耗散孤子脉冲,光谱带宽为36.4 nm,能够很好的覆盖掺铥光纤的拉曼增益谱。脉冲的时域宽度可达飞秒量级(279 fs),最大输出功率为18 mW。耗散孤子脉冲作为信号光输入掺铥放大系统,形成了波长可调谐的拉曼孤子激光器。通过增加系统的泵浦功率,掺铥光纤中产生了非常强的SSFS效应,最终获得了中心波长在1940.7~2400nm范围连续调谐的拉曼孤子激光,脉冲宽度最窄可达364 fs。