气体拉曼激光光源在非线性光学、激光光谱学以及痕量气体检测与分析等方面具有重要应用。利用空芯光子晶体光纤(HC-PCF)增强气体的受激拉曼散射(SRS)效应,降低气体SRS阈值,是当今非线性光学领域研究的热点之一。本论文采用理论模拟与实验研究相结合的方法,研究基于氢气填充HC-PCF中SRS的输出特性、拉曼泵浦方案的设计及气体SRS的实现等理论与技术问题。　　 基于泵浦光和斯托克斯(Stokes)频移光之间非线性相互作用的耦合方程,数值模拟了连续波和调Q脉冲泵浦氢气填充HC-PCF气体腔的转动SRS效应。结果表明,连续波泵浦时,不同泵浦条件下存在HC-PCF长度的优化选择方案,并且,引入Stokes频移光反馈机制后,可以有效降低拉曼阈值泵浦功率;调Q脉冲泵浦时,发现产生的Stokes频移光脉冲宽度远小于泵浦光脉冲,泵浦光脉冲宽度一定时,产生的Stokes频移光脉冲宽度随泵浦能量的增加而增加,并且减小泵浦光脉冲宽度有利于降低拉曼阈值泵浦能量、提高转换效率。　　 对于锁模光纤激光器超短光脉冲泵浦方案,数值模拟了非线性偏振旋转锁模光纤激光器的输出特性。结果表明,随着泵浦光功率的增加,产生的超短光脉冲的光谱宽度和脉冲宽度随之展宽,光谱功率密度和脉冲峰值功率提升有限。对于调Q光纤激光脉冲泵浦方案,实验研究了放大的自发辐射(ASE)对主动调Q光纤激光器的影响,发现在激光腔内引入光纤光栅(FBG)后,可以有效抑制ASE的增益自饱和效应,使得YDF能提供高增益,激光器输出为低阈值、窄脉宽、高峰值功率的调Q激光脉冲。　　 构建了调Q光纤激光脉冲泵浦的基于氢气填充HC-PCF的全光纤型气体拉曼激光光源系统。实验分析了Stokes频移光脉冲与泵浦光脉冲之间的关系。结果表明,对于宽度为125ns的泵浦光脉冲,测得拉曼阈值泵浦能量和拉曼阈值点处的转换效率分别为2.13μJ和9.82％。　　 以上研究成果对气体拉曼激光器件的研究、设计与研制具有重要参考价值。