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2μm波长激光处于人眼安全波段，与大气窗口重叠，在医疗手术、遥感探测、激光雷达及利用非线性效应实现中红外激光波长转换等方面具有重要的应用前景。稀土铥、钬掺杂光纤是获得2μm波长激光的有效方式之一，具有光束质量好、转换效率高、结构紧凑等优点。随着2μm波段光纤器件的日益成熟，稀土掺杂2μm光纤激光器已成为国内外研究热点，大量已有报道集中在掺铥石英光纤。相比之下，多组分玻璃光纤的最大特点是具有高的稀土掺杂浓度，可以在短光纤中实现高增益，特别适合应用于短腔单纵模分布布拉格反射(DBR)光纤激光器及高重复频率锁模光纤激光器。有鉴于此，本论文基于自行研制的高稀土掺杂多组分玻璃光纤，进行了连续波与脉冲波的2μm激光研究，并利用掺铥石英光纤初步探索了高重复频率的锁模激光输出。 本研究分为五个部分：第一章首先介绍了2μm波段激光的潜在应用，概述了稀土离子2μm激光的产生及其激光材料的发展历程，综述了稀土离子掺杂光纤在2μm波长激光的研究进展，并指出多组分玻璃光纤的优势。进而提出本论文的研究思路与内容。第二章阐述了光纤激光器的工作原理，描述稀土掺杂玻璃光纤的结构与制备方式。介绍了全光纤化光纤激光器的核心部件和腔型设计，以及实现脉冲调Q与脉冲锁模激光的基本理论及技术手段。第三章主要研究了全光纤化的掺铥碲酸盐光纤激光性能。搭建中心波长1590 nm的铒镱共掺光纤连续激光器作为同带泵浦光源，在不同腔型下分别应用双壁碳纳米管薄膜与半导体可饱和吸收镜(SESAM)，研究掺铥碲酸盐光纤的被动调制脉冲激光输出。使用双壁碳纳米管，获得的1.86μm波长调Q激光具有最大平均功率84 mW，脉冲宽度860 ns，重复频率113.8kHz。使用SESAM时，调Q激光输出的最大平均功率为21 mW，脉冲宽度516 ns，重复频率111.2kHz;首次在多组分玻璃光纤中实现并报道了被动调Q;进一步调整SESAM调制光纤激光器，在激光震荡中观察到调Q-锁模的脉冲调制不稳定，讨论了造成此现象的可能因素，并阐述了建立稳定锁模的条件。第四章分别研究了全光纤化的掺铥和掺钬锗铅酸盐光纤激光性能。采用中心波长1590nm的光纤激光器作为同带泵浦光源，研究掺铥锗铅玻璃光纤在2μm波段的增益特性及连续激光性能;当掺铥光纤长度为19cm，泵浦抽运功率在670mW，2μm激光具有最大输出313 mW，斜率效率52.8％。使用2 cm长的短光纤，获得了33mW的1940nm波长激光，斜率效率26.5％。另一方面，搭建中心波长为1940nm的掺铥光纤激光器作为同带泵浦光源，研究掺钬锗铅玻璃光纤在2μm波段的连续激光性能，在2cm长的掺钬光纤中，获得最高激光输出功率为618 mW，其斜率效率34.9％。该激光功率比目前所报道的短腔掺钬光纤激光器高了一个数量级。第五章主要研究了高重复频率的掺铥石英光纤锁模激光器。利用金兹堡-朗道方程，模拟计算了稳定运转锁模腔中的脉冲演化过程。采用SESAM作为可饱和吸收体，使用自行拉制的掺铥石英光纤，实现了波长1938nm的锁模激光，最大平均功率约50mW，脉冲重复频率532MHz;搭建一级掺铥光纤放大系统，将锁模激光功率提高至104mW，测得脉冲宽度约7.9ps，时间带宽积约0.46。