光纤激光器具有与光纤元件天然兼容、噪声低、容易维护等优点,在光纤通信、光纤传感、激光测距等领域得到广泛的应用。作为光纤激光器的一个重要研究方向,单纵模光纤激光器因其高单色性、窄线宽、高相干性等特性成为光纤时频同步传递、光纤传感器、相干光通信系统等应用领域的重要激光光源。单纵模光纤激光器的输出性能,尤其是线宽,会影响其应用价值。激光器输出的线宽越窄,其应用价值越高。因此,对单纵模窄线宽光纤激光器展开相应的理论和实验研究,对提高其应用价值具有重要意义。光纤环滤波器作为一种梳状滤波光纤元件,结构简单、滤波性能灵活可调,将其放入激光器谐振腔中可以滤除腔内纵模,更易于激光器输出单纵模及压窄线宽。本文研究工作围绕单纵模光纤激光器开展,对光纤环滤波技术进行了理论研究,提出并设计了一种基于多光纤环滤波器的单纵模光纤激光器,并实现了激光单纵模、窄线宽输出。本论文的主要研究内容包括:1.研究了光纤窄带梳状滤波器中的单耦合器光纤环滤波器、双藕合器光纤环滤波器以及由耦合器搭建的马赫-曾德尔滤波器的结构和原理,推导出考虑耦合器耦合损耗和滤波器内部熔接损耗的滤波函数。与此同时,利用数值仿真详细地分析了耦合器的耦合损耗和耦合系数、滤波器长度和内部熔接损耗四种因素对这三种滤波器的滤波性能带来的影响,为滤波器在激光器谐振腔内的实际应用提供理论指导。2.提出并实验验证了一种基于多光纤环滤波器的单纵模窄线宽光纤激光器,该多光纤环滤波器由一个单耦合器光纤环滤波器嵌套一个双耦合器光纤环滤波器复合而成。研究了延时自外差法测量激光器线宽的结构及原理,设计并搭建了延时自外差光路对制作的激光器进行单纵模输出的观测及线宽的测量,并利用洛伦兹拟合对延时自外差测得的线宽进行了优化。本论文的研究结果表明光纤环滤波器的滤波带宽受耦合器耦合系数和滤波器环长的影响较大,且实验搭建的基于多光纤环滤波器的单纵模光纤激光器处于单纵模运转状态,经洛伦兹拟合后的激光器线宽约为1.84kHz,证实了所提出的激光器实现单纵模、窄线宽输出的可行性。本论文的研究成果对于提高单纵模光纤激光器的应用价值具有重要意义。