中红外波段覆盖了众多原子和分子的特征吸收谱线,并且包含有空气中极重要的大气透明窗口,在光谱学、医疗和军事等领域都有重要的应用。基于高掺锗光纤的中红外光源结合非线性光纤光学技术,具有温度稳定性好,使用寿命长,抗电磁干扰等优点。本文以高浓度掺锗光纤作为非线性介质,研究其中红外级联拉曼光谱输出,实现了中红外超连续谱输出。具体工作包括:1.研究了2μm激光泵浦高浓度掺锗石英光纤的级联拉曼光谱。采用掺杂浓度为98mol.%的掺锗石英光纤为非线性介质,利用光纤中以受激拉曼散射为主的非线性波长转换效应,分别在波长为1.95μm和2μm的脉冲激光泵浦下,获得了三阶斯托克斯峰波长分别为2.53μm和2.7μm的级联拉曼光谱输出。实验过程中优化了掺锗石英光纤的长度,并针对空间泵浦光耦合部分采用在掺锗石英光纤前端熔接小段单模光纤并对熔点进行多次放电的方法优化,优化后耦合效率从50%提高到60%左右,光纤可承受最大泵浦光功率从500m W提高到1200m W。2.7μm的中红外光输出是目前利用掺锗石英光纤得到的最长波长的拉曼光输出。2.研究了基于高浓度掺锗石英光纤的中红外超连续谱产生。利用波长为2μm的纳秒脉冲掺铥光纤激光器泵浦掺杂浓度为75mol.%的掺锗石英光纤,利用光纤中的受激拉曼散射效应,以及自相位调制、交叉相位调制、四波混频等非线性效应,获得了中红外超连续谱输出。实验过程中通过优化掺锗石英光纤的长度,及在掺锗石英光纤的输入端熔接一截短的多模光纤以提高泵浦光的空间耦合效率和损毁阈值,最终在1.9-2.9μm范围内获得了较平坦的超连续谱输出,10d B带宽和20d B带宽分别达到950nm和980nm,其长波限接近目前报道的基于同类光纤的超连续谱的最大长波限。