3-5μm中红外激光在环境污染监测、医疗诊断、疾病治疗、激光对抗以及基础研究等方面具有广泛的应用。当前,通过使用可调谐激光器作为泵浦源,泵浦周期极化铌酸锂晶体(Periodically Poled Lithium Niobate,简称PPLN)实现的中红外光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator,简称OPO)已成为实现3-5μm可调谐中红外光源的研究热点和重要途径。本文面向可调谐中红外OPO系统对泵浦源的需求,对脉冲和连续波运行的可调谐光纤激光器进行了研究,并使用自行研制的可调谐光纤激光器实现了可调谐OPO系统中红外激光输出。具体研究内容如下:首先,本文对采用低维材料可饱和吸收体实现的被动调Q可调谐脉冲光纤激光器开展了研究。石墨烯因其具有零带隙、宽光谱工作能力以及高三阶非线性折射率等特性,是一种优良的宽工作带宽可饱和吸收体,适用于可调谐脉冲光纤激光器。通过利用基于化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition)法以及PMMA辅助转移技术制备三层石墨烯作为可饱和吸收体,搭建环形光纤激光器,腔中使用可调谐滤波器用以调节输出激光的中心波长,在1μm波段实现了70.4 nm波长范围的可调谐激光输出,为当前公开报道可调谐范围最宽的被动调Q脉冲掺镱光纤激光器。同时,为进一步拓展光纤激光的波长调谐范围,开展了基于凹面双锥金纳米颗粒宽带可饱和吸收体研究。利用化学湿法制备了凹面双锥金纳米颗粒(concave gold bipyramid nanoparticles,简称CAuBPs),通过研究其非线性吸收特性、三阶非线性折射率以及消光比,发现其具备宽光谱吸收能力以及可饱和吸收特性。利用基于CAuBPs的可饱和吸收体,本文在1018 nm、1030 nm以及1064 nm实现了稳定的调Q脉冲输出,证明了基于CAuBPs的可饱和吸收体具有较宽的工作带宽,为宽工作带宽可饱和吸收体提供了新的选择。在上述工作的基础上,通过采用主振荡功率放大(Master Oscillator Power Amplifier,简称MOPA)结构对基于单层石墨烯可饱和吸收体的被动调Q光纤激光器进行脉冲功率放大,最终在1064 nm处获得了平均功率达到百瓦级的被动调Q脉冲激光输出,该工作证明了基于石墨烯可饱和吸收体的被动脉冲光纤激光器输出高功率激光的可行性,为其他被动调Q光纤激光器获得高功率输出提供了参考。此外,本文也开展了高功率线偏振可调谐随机光纤激光器的研究。随机光纤激光器是一种利用长光纤中的随机分布式反馈以及拉曼增益的新型光纤激光器,具有结构简单、无纵模等优点。首先,根据基于功率的速率方程,选取合适的边界条件,同时考虑后向瑞利散射作用以及后向拉曼二阶斯托克斯光的影响,建立了随机光纤激光器数值理论模型。基于理论模型,通过数值模拟确定实现百瓦可调谐随机激光输出所需的结构参数。根据数值模拟得到的光纤激光参数,搭建可调谐随机光纤激光平台,最终在1113.76 nm到1137.44 nm的波长范围内实现了百瓦级的可调谐线偏振随机激光输出。最后,将自行研制的可调谐随机光纤激光器应用于泵浦基于PPLN晶体的中红外OPO系统,泵浦源的中心波长可调谐范围为1089.78-1099.64 nm,实现了中红外OPO系统输出信号光1501.8-1511.42 nm、闲频光3977.34-4035.32 nm波长范围可调谐,初步验证了可调谐随机光纤激光器用于泵浦中红外OPO系统产生中红外可调谐激光输出的可行性。