光纤通信作为一种通信手段，已经得到了广泛的应用。密集波分复用已成为扩展光纤通信容量的关键技术，作为光源解决方案之一的多波长掺铒光纤激光器吸引了国内外的研究兴趣。随着光接入网技术的发展，在无源光网络中也有很好的应用前景。本文使用速率方程对谐振腔中插入移频器以获得多波长激射的方案进行理论模拟，讨论了各种参数，如有源光纤长度、腔损耗、泵浦功率等对输出功率分布的影响。通过使用相位调制器，在室温下获得了稳定的、无隔离器单向运转的、平坦度高的连续多波长输出。本文的主要内容包括以下几个方面：根据二能级掺铒光纤激光器的速率方程，对单波长光纤环形激光器的工作特性进行了理论分析，得到了光纤激光器在稳态条件下的阈值、输出功率、斜率效率等基本特性的解析表达式。对掺铒光纤激光器的阈值、粒子数分布、斜率效率等参数进行了计算与分析讨论，获得了一些有意义的结果，为单波长掺铒光纤环形激光器的优化设计提供了理论依据。 将激光器的速率方程在频域离散化，对谐振腔中插入移频器的多波长掺铒光纤激光器进行了数值模拟。分析表明：激光器的一些参数如掺铒光纤长度、泵浦功率、腔的损耗、移频器的频移量等都会影响激光器输出光谱的平坦度。除此之外，掺铒光纤固有的吸收截面与发射截面的形状也会影响输出功率分布。这些结果对使用移频原理实现掺铒光纤激光器多波长输出的实验工作具有很好的指导意义。 对室温单向运转掺铒光纤激光器进行了研究。光纤激光器的谐振腔结构有线形和环形两种。通过对几种不同的环形谐振腔结构的设计，分析计算结果表明可以在不需要隔离器的情况下实现激光的单向运行。选取其中一种谐振腔结构开展了单波长光纤激光器的实验，验证了它的单向性，相反方向的输出功率差大于17dB。 周期性滤波器是多波长光纤激光器中的重要器件之一。本文在理论分析的基础上制作了两种周期性滤波器：取样光纤光栅与马赫-曾德滤波器。前者是用振幅板与相位板结合的方法，获得了峰值反射波长间隔为0.8nm的取样光纤光栅。后者是用两个3dB定向耦合器级联的干涉仪，透射谱的自由光谱范围为0.9nm。如果将同一侧的两个端口相连，则可以成为反射型滤波器，方便用于线形谐振腔中。反射谱的自由光谱范围为前者的一半，即0.45nm。 利用相位调制器插入损耗小，对信号驱动源的要求低等优点，结合优化设计的周期性滤波器，在室温下实现了稳定的多波长输出。对相位调制器的基本原理进行了理论分析，发现它与移频器的频移机制相同，可见使用移频器的方法实现多波长输出的数值模拟分析对相位调制器同样具有指导意义。根据这些分析，在实验中通过对周期性滤波器的选取，以及激光器参数，如相位调制器的调制幅度与频率等的优化，谐振腔结构的改进，最终在室温下实现了平坦度很高的多波长输出，2dB的输出功率差别内包含了30个激射波长，每个峰值功率的抖动小于±0.5dB。在没有隔离器的情况下实现了激光器的单向运转，实验测得激光器的两个方向输出功率差大于20dB，而且在实验中发现这一差值与波长和泵浦功率无关。