光纤拉曼激光器是受激拉曼散射现象的一个重要应用。它采用光纤为增益介质,利用非线性光学效应中的受激拉曼散射,通过采用不同波长泵浦源泵浦,可获得定向更长Stokes波长输出,理论上输出波长可以拓展到任意波段,且可调谐波长范围大。在与传统化学激光器和固体激光器相比,光纤拉曼激光器有着光束质量优良、体积小、转换效率高、散热效果佳等优势。传统的基于石英光纤的拉曼激光器,由于石英光纤的高声子能量,导致激光器输出波长受限在2μm以内,而大于2μm的中红外激光在国防、医疗、光通信及材料加工等领域显示出巨大的应用前景。具有高非线性系数和低声子能量的硫化物光纤作为一种新型的中红外光纤,越来越成为光纤拉曼激光器中的研究热点。本文对基于硫化物光纤激光器的拉曼特性进行了理论仿真和实验研究,主要内容概括如下:首先,介绍了光纤激光器的分类和中红外激光的应用,介绍了光纤拉曼激光器的分类、特点及国内外研究历史及现状,介绍了受激拉曼散射原理、拉曼增益系数和拉曼阈值,阐述了典型的线型一阶和二阶光纤拉曼激光器的基本结构和工作原理,并逐一介绍了光纤拉曼激光器的三要素:泵浦源、拉曼光纤和谐振腔。其次,建立了基于As-Se光纤的3μm输出一阶和二阶拉曼激光器的理论模型,对一阶硫化物光纤拉曼激光器利用MATLAB软件直接采用四阶龙格库塔法建模仿真,对二阶硫化物光纤拉曼激光器采用多维并行打靶法寻找初值并结合四阶龙格库塔法建模仿真。在获得泵浦光及双向Stokes光在谐振腔内的功率分布基础上,对这两种拉曼结构从泵浦光、光纤长度、Stokes光输出耦合反射率、输入耦合反射率、光纤损耗等进行了参数最优化和深入分析,证实基于硫化物光纤的拉曼激光器获得中红外Stokes波长是行之有效的。最后,选取现有硫化物光纤As-S光纤作拉曼光纤,以1981nm掺铥光纤激光器为泵浦源,搭建了空间光结构光纤拉曼激光器实验系统,对实验结果进行了分析,并结合理论仿真,给出最优化实验方案。