2μm脉冲光纤激光器在医疗手术、军事、大气探测、激光雷达、中红外超连续谱产生、中红外激光产生和氟化物光纤激光器等方面应用潜力巨大,具有很重要的学术和应用研究价值。本文主要系统研究2μm波段光纤激光器中超短脉冲产生,主振荡功率放大（MOPA）,并将其作为脉冲泵浦源实现3.5μm同步泵浦锁模光纤激光器,具体工作内容如下:（1）介绍2μm波段脉冲光纤激光器的应用和发展,重点介绍2μm锁模脉冲的产生技术和基于MOPA的2μm脉冲放大技术的研究进展,并阐述了本论文的主要研究内容和创新点。（2）分析了2μm激光的产生的增益介质Tm3+的能级结构,介绍了锁模的形成机制和激光放大原理,并重点分析了主振荡功率放大的机制。（3）利用RP Fiber Power软件对2μm被动锁模光纤激光器进行了数值仿真研究,并对其中带通滤波器参数和有源光纤长度对被动锁模脉冲光谱和时域特性的影响进行研究。模拟结果表明:无论是传统孤子锁模或者耗散孤子锁模,通过改变有源长度,锁模脉冲可以在较小范围内实现波长变化;而通过选取中心波长和带宽合适的滤波器,可以实现大范围波长可调谐被动锁模脉冲。这一数值模拟对波长匹配的3.5μm光纤激光器脉冲泵浦源的研制提供理论支撑。（4）研究了基于9字腔的大脉冲能量h形锁模脉冲的产生,实现了重复频率为240.7 k Hz的h形基频锁模脉冲,光谱中心波长为1890 nm。随着泵浦功率增加,光谱带宽逐渐减小。当泵浦功率从0.8 W提高到1.8 W时,脉宽从180 ns随之增大为350 ns,从而实现了当前h形锁模脉冲中最大1.23μJ脉冲能量。此外,泵浦功率继续增大时,依次产生了2次谐波,3次谐波,5次谐波的高次谐波h形锁模脉冲输出。（5）研制了作为3.5μm泵浦源的基于CNT可饱和吸收体的2μm被动锁模光纤放大器,通过定制并插入中心波长为1976 nm,带宽为40 nm的带通滤波器,使锁模脉冲中心波长变为1976 nm,匹配了3.5μm掺铒氟化物光纤激光器的最大吸收峰。为了避免低占空比脉冲在功率放大过程中引起的非线性光谱展宽,对锁模脉冲输出端接入220 m的SMF-28单模光纤引入预啁啾,使其脉冲宽度从800 fs展宽为84 ps,其重复频率为9.841 MHz,输出功率为2 m W。进而对此1976 nm皮秒脉冲进行2级预放大和1级大模场光纤功率放大,降低了小模场光纤所引起的非线性光谱展宽,最终实现平均功率为10.5 W,光光转换效率为31.25%的1976 nm大功率脉冲输出,之后在大模场双包层光纤之后引入模场适配器（MFA）实现单模输出,平均功率为8.5 W。（6）基于以上研制的1976 nm大功率皮秒光纤激光器和976 nm尾纤输出多模半导体激光器作为泵浦源,双波段泵浦掺Er3+:ZBLAN光纤,通过精确调节掺Er3+:ZBLAN光纤谐振腔腔长使其与1976 nm锁模谐振腔腔长严格匹配,在10 W的976 nm连续激光和7 W的1976 nm皮秒激光泵浦下,实现了脉宽为皮秒量级,重复频率为9.841 MHz的3.5μm同步泵浦锁模脉冲。