被动锁模光纤激光器因其体积小、输出脉冲窄、兼容性好等优点,在光通信、生物医疗、激光加工等领域有广泛的应用前景。在光纤激光器中,为了实现被动锁模,采用了非线性偏振旋转技术(Nonlinear Polarization Rotation,NPR),利用其具有类可饱和吸收体的特性,获得了超短光脉冲。目前,不同波段的掺铒光纤激光器已经引起了研究人员的关注,如C波段(1530~1565 nm)和L波段(1565~1625 nm),L波段的锁模光纤激光器将光通信系统中的C波段延伸到L波段,从而拓宽了带宽,增加了通信容量。因此,本论文采用NPR锁模技术,研究了C、L波段掺铒光纤激光器中的束缚态、耗散孤子共振、多脉冲等特性,主要研究内容包括:1、研究了光纤激光器的研究背景、发展历程,对锁模光纤激光器中几种锁模技术进行分析,最后阐述了NPR锁模光纤激光器的发展进程。2、研究了锁模原理,并对NPR锁模原理的理论基础进行分析。利用耦合的金兹堡-朗道方程,数值模拟了NPR被动锁模光纤激光器中锁模孤子的产生,并对锁模建立过程中孤子时域和频域演化进行了分析。在数值模拟中,通过调节腔内参数,获得了多脉冲、脉冲可切换等现象,此模拟结果与实验中的现象很吻合。同时,该结果有助于加深人们对NPR锁模光纤激光器中孤子锁模动力学特性的理解。3、研究了C波段NPR锁模光纤激光器中各种结构孤子束缚态行为。实验中,在1564 nm处产生锁模操作,其3 dB光谱带宽为11.6 nm。随着腔中参数的改变,在光纤激光器中获得了不同结构的束缚态。特别地,观察到具有固定孤子间隔的束缚态,保持偏振控制器(polarization controller,PC)状态不变,通过提高泵浦功率,束缚态内部的孤子数目从两个增加到十四个。除了上述具有自相关迹的规则三角形包络线的束缚态外,还可以获得具有复合孤子结构的束缚态,通常包括(2+2)型、(2+2+2)型、(2+1)型和(3+1)型束缚态状态。另外,还通过数值模拟验证束缚态内部的精细结构,该结果有助于进一步理解这些多孤子光学行为的复杂非线性动力学。4、研究了L波段NPR锁模光纤激光器中多脉冲和耗散孤子共振及波长可调谐操作。通过适当地调整偏振态,光纤激光器分别在1565 nm和1604 nm波段易于实现锁模操作。此外,通过适当地控制由NPR引起的滤波效果,可以观察到从1563.7 nm到1574.6 nm的连续可调操作,光谱调谐范围约为10.9 nm,从1600.3 nm到1605.7 nm的调谐范围约为5.4 nm。有趣的是,通过操纵腔内参数,在1565 nm波段工作的光纤激光器趋于产生多脉冲,而在1604 nm波段工作的光纤激光器趋于产生矩形耗散孤子共振,其时域宽度随泵浦功率而增加。因此,此研究不仅可以作为进一步应用的多功能光源,还可以深入了解光纤激光系统中的脉冲动力学。