近年来,2μm以上的中红外拉曼光纤激光器在军事国防、生物医疗、红外传感、物种识别、污染物监测以及激光通信等领域拥有重要应用前景,成为拉曼光纤激光器发展的一个重要方向。与常见的固体和气体激光器相比,拉曼光纤激光器拥有它独特的性能优势:光束品质好、脉宽窄、转换效率高、光谱范围广(紫外到近红外)、不需要相位匹配、灵活性高、易于全光纤化系统集成等。作为一种新型的光器件,拉曼光纤激光器得到了快速发展。传统拉曼光纤激光器的工作物质为石英光纤,其声子能量高(>1100cm-1),在长波传输时损耗急剧增大,很难在2μm以上波长产生有效的受激拉曼效应。要获得波长大于2μm的中红外激光,就要求光纤具有低的声子能量和中红外波段的传输损耗。而硫系玻璃具有极低的声子能量(小于350cm-1)、优异的红外透过性能(0.5~1μm到12~25μm)、极高的线性折射率(2.2~3.5)、非线性折射率系数n2(石英玻璃的100~1000倍)和超短的非线性响应时间(响应时间小于200fs),且光学和材料性能可通过玻璃组分调控,是一种新型中红外拉曼光纤激光器的优良工作介质。目前已报道的硫系拉曼光纤激光器均采用As2S3或As2Se3材质的硫系玻璃光纤。但由于As元素毒性较高,该类玻璃制备及后期的光纤拉制、测试、使用等诸多环节都存在着严重的安全隐患,亟需探索新型的无As环保型硫系玻璃拉曼光纤材料。研究表明不含As元素的Ge-Sb-Se系统硫系玻璃具有优异的红外导波特性和良好的环境友好性,是一种红外硫系拉曼光纤优良光纤候选基质,但其拉曼增益特性研究并未见有报道。本文基于固体拉曼光纤激光器理论,提出一种计算块状硫系玻璃拉曼增益系数的方法,结合测试的拉曼光谱,首次理论上得到Ge-Sb-Se系统玻璃拉曼增益系数,分析了其内部网络结构对拉曼增益系数的影响,并运用管棒法拉制出Ge-Sb-Se玻璃光纤,自主设计了光纤拉曼增益测试平台,为中红外环保型硫系拉曼光纤激光器的设计提供理论和实验依据。本文第一章为绪论,首先简述了拉曼光纤激光器由来,回顾了国内外硫系拉曼光纤激光器的研究历程,着重概括总结了其研究热点,分析了各类硫系拉曼光纤激光器的基本理论、工作原理及发展历程,进而提出了本工作的研究内容、目的和意义。第二章从麦克斯韦方程组入手,推导出了脉冲传输形式的波动方程,以此为依据,引入并介绍了与三阶非线性系数密切相关的SRS效应。概括了不同泵浦条件下,受激拉曼散射的相关理论及影响拉曼增益系数大小相关因素。第三章主要介绍了硫系玻璃制备及性能测试,包括原料取材、实验设备介绍、玻璃熔制步骤及后期一系列的测试整个完整的过程,采用熔融淬冷法制备了纯度高、性能优良的玻璃棒,切取部分玻璃薄片样品,抛磨加工,进行差热分析(DSC)、近红外成像、红外透过光谱、硬度、折射率及拉曼光谱测试。第四章从理论计算、玻璃各性能测试、结果计算与分析等多个方面研究了Ge-Sb-Se系统硫系玻璃拉曼增益特性。提出一种计算块状硫系玻璃拉曼增益系数的方法,并验证了其正确性,结合测试的拉曼光谱,首次理论上得到Ge-Sb-Se系统玻璃拉曼增益系数,分析了其内部网络结构对拉曼增益系数的影响。第五章主要从硫系光纤的制备、拉曼增益测试平台的搭建与拉曼增益的数值仿真三个方面,介绍了硫系光纤拉曼增益特性的研究。采用传统管棒法,成功拉制出包层-纤芯不同组分的Ge-Sb-Se光纤。自主设计搭建了拉曼增益综合测试平台,并通过数值仿真,分析了不同泵浦源对光纤拉曼增益的影响。最后结论部分总结了本论文主要研究成果,并说明了研究过程中的不足和需要在以后的研究工作中深入研究的问题。