光纤激光器具有高增益系数、宽且可调的工作波长、良好散热性、简单紧凑的结构等诸多优点受到广泛关注。掺镱非线性偏振旋转锁模光纤激光器由于可工作在全正色散区，产生耗散孤子或耗散孤子共振型脉冲，突破工作在负色散区传统孤子单脉冲能量的限制，可获得大能量脉冲输出，在材料处理、生物医学、光学传感、非线性光学等领域具有重要应用。本文基于此热点进行理论及实验研究，以工作在全正色散区的掺镱非线性偏振旋转锁模光纤激光器为研究对象，分析了非线性偏转锁模光纤激光器锁模脉冲的形成机理、输出特性和演化方式，并实验获得了不同输出特性的锁模脉冲激光。　　本论文主要工作内容包括:　　一、对掺镱全正色散光纤激光器研究现状进行了调研和总结。对光纤激光器的理论知识进行了总结，对光纤激光器锁模脉冲产生机制进行了理论分析，对全正色散非线性偏转锁模光纤激光器进行仿真，对脉冲输出特性和光谱特性进行了研究。　　二、对腔内器件的滤波特性进行了研究。发现在无硬滤波器件的条件下，利用光纤的弱滤波效应可实现激光器的锁模运转，实验中通过去掉双折射滤波片、波片、改变腔长等参量变化，分别获得了锁模脉冲输出。　　三、实验上实现了结构简单紧凑的拉曼级联宽光谱输出掺镱非线性偏振旋转锁模光纤激光器。由于工作在全正色散域，大的色散量可避免脉冲分裂而获得大的单脉冲能量，长光纤之后可获得拉曼级联宽光谱，输出光谱范围1000-1200nm，光谱宽度达到200nm。　　四、利用光纤偏振分束器代替分立偏振分束棱镜，实现了全光纤化非线性偏振旋转锁模激光器，结构更为简单、紧凑。在谐振腔内无滤波器条件下，利用光纤偏振分束器的偏振输出和光纤的偏振滤波效应在全正色散条件下获得稳定的锁模脉冲输出，脉冲重复频率为2.2MHz，单脉冲能量达100nJ。利用级联偏振控制器调节腔内偏振状态分别获得了单波段、双波段和暗孤子锁模脉冲输出。在双波段锁模状态下波长可调谐范围达12nm，利用系统透过率仿真分析了腔内偏振态演变实现波长调谐的原理。