被动锁模光纤激光器以其结构简单和紧凑而倍受关注，是未来时分复用光通信系统、光传感和光探测等的理想光源。本论文以被动锁模光纤激光器为主要研究对象，包括双波长被动锁模光纤激光器、产生宽谱多脉冲的被动锁模光纤激光器、被动谐波锁模光纤激光器、基于对称非线性光纤环形镜被动锁模光纤激光器及其在光纤长度测量上的应用。另外我们还首次提出和实现了可调谐自激发多波长布里渊光纤激光器。 被动锁模光纤激光器是利用光纤非线性效应来实现锁模的，所以其动力学特性非常复杂，通常存在多种脉冲激光输出模式。我们第一次直接从被动锁模掺铒光纤环形激光器中产生了双波长脉冲，两波长可以是三个波长带(1560、1580、1610nm)中的任意两个，而这三个波长带正是能产生单波长脉冲的位置。由于脉冲间的相互作用，双波长脉冲可以有各种不同的调制格式，调制频率是由脉冲间的重叠程度决定的。它将是一种潜在的产生双波长脉冲的简单而直接的方法。 首次在基于非线性偏振旋转的被动锁模掺铒光纤环形激光器中插入一段高非线性色散位移光纤，得到了多脉冲平坦宽带光谱。对多脉冲束缚态的时域和频域动力学过程进行了研究。在一定的泵浦功率和合适的偏振态下，连续波分量被抑制时，产生的宽带光谱最平坦。也只有在连续波被抑制的优化状态下，脉冲问的相互作用才能达到平衡。这种多脉冲平坦宽带光谱具有很多潜在的应用，能够用作光相干层析、光学传感和光学探测等的脉冲宽带光源。 构建了重复频率高达1.2GHz的被动谐波锁模掺铒光纤激光器。据我们所知，重复频率1.2GHz是至今为止在被动锁模掺铒光纤激光器中达到的最高重复频率。由于声光效应，稳定的被动谐波锁模仅仅发生在一些特定的离散重复频率上，这些离散频率值相当于在光纤中传播的光脉冲所激发的横向声波的共振频率。实验还证实存在两种被动谐波锁模的稳定机制，而且它们在不同的重复频率处起不同的作用。还首次观察到了被动锁模光纤激光器的一种新的操作模式，即多脉冲束缚谐波锁模，从这种模式可以产生更高阶的被动谐波锁模脉冲。 研究了基于对称非线性光纤环形镜被动锁模光纤激光器的特性。利用非线性偏振旋转原理实现被动锁模，用双折射光纤滤波器实现波长选择，从被动锁模光纤激光器中产生了多波长梳。创新性地提出和实现了一种新型的基于被动锁模原理的光纤长度测量方法-锁模法，这种方法原理及结构都很简单，利用锁模激光器稳定脉冲周期与腔长成正比这一关系来测量光纤长度。实验证明，锁模法测量光纤长度精度高，可以达到厘米量级，且能够用来测量上百千米的光纤长度。