近年来,光纤激光器技术的应用已经遍布各个领域。其中,被动锁模光纤激光器输出的超短脉冲光具有脉宽窄、光谱宽、峰值功率高等特点,使其在光通信、传感、医疗、材料加工等领域引人注目。本文利用基于保偏光纤的非线性偏振演化（Nonlinear Polarization Evolution base on Polarization Maintaining fiber,PM-NPE）技术作为可饱和吸收体,建立了正常色散全保偏掺镱光纤锁模激光器仿真模型。在仿真的基础上进行了实验验证,设计了能够工作在多波长连续波和锁模单脉冲两种状态下的正常色散全保偏掺镱光纤激光器。本文的主要研究工作如下:首先,通过求解耦合的非线性薛定谔方程组,对基于光纤拼接结构进行了理论分析。通过对比透射和反射两类结构的可饱和吸收特性,获得以下结论:三段光纤拼接的透射结构的调制深度更大;基于保偏光纤非线性偏振演化的法拉第镜反射拼接（Polarization Maintaining fiber Nonlinear Polarization Evolution based on Faraday Mirror,PM-NPE-FM）结构能自动补偿光纤长度偏差。通过对透过率函数的分析,得到了上述两种结构的最佳拼接角度与调制深度,并且证明了三段拼接结构对光纤偏差的敏感性。其次,建立了基于三段光纤拼接结构以及PM-NPE-FM结构的正常色散全保偏掺镱光纤锁模激光器仿真模型。获得以下结论:基于两种PM-NPE结构的锁模激光器能够实现典型的正常色散脉冲输出,基于三段光纤拼接结构的激光器输出脉冲峰值功率和能量更高。在此基础上,改变仿真模型中的群速度色散等参数,得到了不同的光纤激光器输出特性,并对其特性进行了分析。最后,对仿真模型进行了实验验证。对基于三段光纤拼接结构的锁模光纤激光器进行了实验验证。实验结果表明:通过改变泵浦功率,光纤激光器可以工作在多波长连续波和锁模单脉冲两种状态。当泵浦功率在60 m W-300 m W范围内时,利用偏振控制器可以使激光器在单双波长之间进行切换。泵浦功率大于300m W时,开始工作在锁模单脉冲状态。当泵浦功率为600m W时,锁模单脉冲的宽度约为10.95 ps,光谱中心波长为1033nm,RF谱的中心频率为17.65 MHz,脉冲的信噪大于50 d B,输出脉冲能量约为1.46 n J。激光器具有连续光和锁模脉冲可切换的工作特性,使其成为一种非常方便、多用途的激光光源。