以稀土离子掺杂有源光纤作为增益介质的光纤激光器在光束质量、稳定性以及热管理等方面相比固体激光器具有明显的优势,近年来受到了广泛关注。而窄线宽纳秒脉冲光纤激光器在非线性频率变换、激光雷达和遥感探测等领域有重要应用,成为光纤激光器领域的重要研究方向。但由于受激布里渊散射（SBS）和自相位调制（SPM）等非线性效应,高功率窄线宽光纤激光器的输出性能受到限制;另外随着光纤激光器技术的发展,光纤激光器的性能越来越受制于稀土掺杂有源光纤的特性。鉴于此,论文对单频纳秒脉冲光纤激光器和有源光纤中掺杂稀土离子激光上能级寿命测量方法进行了理论和实验研究,主要内容如下:1.基于脉冲光纤激光放大器速率方程,理论研究了泵浦功率、增益纤长度、掺杂浓度、数值孔径等参数对小信号光纤激光放大系统输出ASE强度、种子光增益和信噪比的影响。搭建了1064 nm掺镱(Yb3+)脉冲光纤激光放大系统,对占空比0.04%、峰值功率3 mW脉冲种子光的放大进行了实验研究,经两级纤芯泵浦放大后,获得了峰值功率1 W,信噪比>45 dB的脉冲信号光输出。2.针对光纤激光器中的非线性效应,研究了SBS效应的增益谱特性和阈值特性,数值仿真了SPM效应引起的光谱展宽随光纤长度和种子光峰值功率的演化,并对基于SPM相位补偿的线宽压缩理论进行了研究。在此基础上,搭建了全光纤结构的窄线宽纳秒脉冲光纤激光放大器系统,基于SPM预补偿的实验系统实现了脉宽7 ns、峰值功率1.44 kW、线宽120 MHz近傅里叶变换极限的单频脉冲种子光输出。3.提出一种基于脉冲光纤激光放大器能量特性测量有源光纤中稀土离子上能级寿命的方法。实验测量不同种子光脉冲重复频率下放大器输出单脉冲能量的变化,可以反映出反转粒子数随时间的变化情况,进而根据理论模型得到激活离子的激光上能级寿命。搭建了1064 nm掺Yb3+脉冲光纤激光放大系统对该测量方法理论模型的合理性进行了验证,实验结果表明了该理论模型的合理性。