被动锁模(PML)光纤激光器作为产生各类孤子脉冲的理想平台,拥有可以实现全光纤化,低损耗且腔体结构简单等众多特性,已经被广泛应用在光纤通信,生物传感,微器件加工,荧光显微等众多工业领域。多孤子脉冲是锁模光纤激光器中一种常见的非线性现象,其表现形式丰富多样,工作模式各不相同,各类多孤子脉冲的形成机理与动力学演化一直都是光纤激光器领域的研究热点。本文基于掺镱的全正色散被动锁模光纤激光器,从理论与实验上观察和研究了两种多孤子脉冲的产生及其输出特性,为孤子动力学与非线性系统的研究提供了更丰富的实验现象和定量分析的方法。论文的主要内容如下:(1)建立了一套掺镱全正色散锁模光纤激光器多脉冲产生的理论模型与数值仿真方法。根据脉冲在双折射光纤中传输的耦合非线性薛定谔方程组以及非线性偏振理论,建立了一套锁模光纤激光器仿真的理论模型,研究了锁模光纤激光器脉冲产生的数值计算方法。在给定光纤色散系数均为正色散的全正色光纤激光器系统中,定量分析了单孤子和多孤子脉冲的形成机理以及演化机制。(2)实验观察和理论分析了间隔相等且不变的多孤子脉冲现象。在基于非线性偏振旋转锁模的全光纤全正色散掺镱光纤激光器系统中,发现了一种锁模的多孤子脉冲群现象,每个脉冲群中的孤子数目随着泵浦能量增加而增加,并且各个相邻的孤子脉冲间隔保持相等而且不变(33.6ns)。实验研究了多孤子脉冲在不同腔长下的脉冲输出特性。实验发现,当激光器的腔长不同时,这种特殊的多孤子脉冲现象依然能被观察到,而且脉冲间隔保持为33.6ns不变。基于本论文建立的理论模型和数值方法对上述实验现象进行了理论仿真。在两个不同的腔长中,数值仿真出了这种间隔相等且不变的多孤子脉冲现象。该工作为光纤激光器孤子脉冲的相关研究提供了实验数据支持,同时为孤子脉冲产生机理的分析打下了基础。(3)实验上首次观察到全正色散光纤激光器中的可调谐的锁模多孤子脉冲群的高阶次谐波现象。在腔长为1240m的全正色散光纤激光器中,利用非线性偏振旋转(NPR)锁模机制,发现了一种可调谐的锁模多孤子脉冲群的高阶次谐波现象。其特征表现为两个方面,一是孤子脉冲数量可调谐,即调节偏振控制器(PC)至合适位置并且保持固定,调节泵浦电流从272mA至最大值1150mA,观测到了 6阶谐波中脉冲数量从单个到最高11个脉冲的演变。二是谐波阶次的可调谐,即调节偏振控制器PC至另一固定位置,调节泵浦电流从341mA至最大值1150mA,观测到多孤子脉冲群的锁模谐波从基阶到最高7阶的演变。