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近年来，随着激光技术的发展，2μm和3μm中红外波段的脉冲激光光源因其在科研、民用以及军事领域的广泛应用前景，引起了人们极大的研究兴趣。其中光纤激光器，因具有激光阈值低、转换效率高、散热效果好、灵活性好、外形紧凑、易于系统集成、光束质量好等显著优点，从众多激光器中脱颖而出，成为研究的热点。本文以掺Ho3+ZBLAN级联光纤激光器为主要研究对象，建立了相应的速率方程和功率传输方程，理论优化了掺Ho3+ZBLAN级联光纤激光器的系统参数，并对调Q级联掺Ho3+ZBLAN光纤激光器和锁模Ho3+Pr3+共掺ZBLAN光纤激光器进行了实验研究。主要研究内容可分为以下三个部分：1．研究了掺Ho3+ZBLAN光纤和掺Er3+ZBLAN光纤级联跃迁的能级光谱特性；建立了掺Ho3+ZBLAN级联光纤激光器和掺Er3+ZBLAN级联光纤激光器的理论模型；分析了不同泵浦功率、不同光纤长度和不同输出耦合情况下，两种掺杂下光纤激光器的输出特性；通过对比我们发现，无论是在斜率效率、输出波长、输出功率还是热管理方面，掺Ho3+ZBLAN级联光纤激光器都具有较为明显的优势。2．利用声光调制器，分别搭建了基于掺Ho3+ZBLAN光纤的双调Q脉冲光纤激光器和主动调Q导引增益调制脉冲光纤激光器，实现了2μm和3μm波长脉冲同时稳定输出；分析了两种激光器的输出特性及其脉冲形成机制。3．利用半导体可饱和吸收镜（SESAM），搭建了基于Ho3+，Pr3+共掺ZBLAN光纤的锁模激光系统，实验中随着泵浦功率的增大可观察到激光器依次经历连续，调Q，调Q锁模，连续锁模，锁模消失状态，最终可获得比较稳定的锁模脉冲，其中心波长为2.87μm，脉宽和重复频率分别为24ps和27.1MHz；分析了锁模脉冲的输出特性。