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密集波分复用（DWDM）技术因能大幅度提高传输容量而成为光通信网络中最为重要的技术之一。在DWDM系统中，传统的光源方案是采用阵列激光器，通过增加单个激光器的数量来满足信道数量的要求，这无疑提高了系统的成本和复杂度。多波长光纤激光器因具有线宽窄、多波长输出、成本低、易于与光纤系统集成、可调谐范围广等优点而成为近年来的研究热点。本论文在理论分析与数值仿真的基础上，结合实验对多波长光纤激光器及其应用进行了研究，并取得了一些创新性成果，主要包括以下几个方面：1、推导了高双折射（HiBi）光纤Sagnac环干涉仪的传输函数，并基于Sagnac环干涉仪得到了可调谐环形腔多波长光纤激光器，对于单个Sagnac环和级联Sagnac环，分别理论分析了PC的状态和PMF长度对输出多波长激光的影响，实验中通过调节PC得到了单波长和多波长激光，并验证了激光3dB线宽与PMF长度的关系。2、提出了一种基于受激布里渊散射（SBS）效应的可调谐环形腔多波长光纤激光器，其原理是利用掺铒光纤（EDF）的线性增益和SBS的非线性增益，可以在室温下得到波长间隔为0.088nm (11GHz)的多波长激光输出。实验中通过改变布里渊抽运光的波长实现了40nm范围的波长可调谐、波长间隔为0.088nm的最多21个波长的斯托克斯光输出，并研究了980nm半导体激光器（LD）的输出功率对输出多波长个数的影响。3、利用光纤布拉格光栅对（FBGP）作为选频器件，一段保偏掺铒光纤（PM-EDF）作为饱和吸收体，设计了一个环形腔双波长单纵模光纤激光器。利用不同的FBGP，分别得到了波长间隔为0.212nm、0.308nm、0.392nm、0.444nm的双波长激光的稳定输出，获得的四对双波长激光的光信噪比（OSNR）都大于50dB。4、从光的干涉现象出发，讨论了光外差法拍频获得微波信号的原理，在得到的环形腔双波长单纵模光纤激光器基础上，通过调节PC提高偏振烧孔（PHB）效应，实现了波长间隔为0.212nm双波长激光的稳定输出，并将得到的稳定双波长激光在高速的光电探测器（PD）上拍频，获得了26.44GHz的微波信号。