光纤激光器和光纤传感器是近年来光通信领域的研究热点。多波长光纤激光器具有增益高、结构简单、插入损耗比较低、输出波长数目多的优势,广泛应用于光纤传感、仪器测试、微波光子学和精密光谱学等领域。但是,目前多波长光纤激光器存在输出波长数目较少、性能不稳定等问题,因此如何进一步改进多波长掺铒光纤激光器结构,使其能够实现稳定多波长输出,具有重要的研究意义。光纤激光传感器可以实现激光输出与传感的一体化,既具有光纤传感器的高灵敏度、不易受电磁干扰、可分布式测量等优点,又具有光纤激光器高信噪比、窄线宽等优点,被广泛应用于地质勘探、地震预报、水声测量和安全监测等领域。本文设计了一种基于双Sagnac环的光纤激光器结构,并将其应用于激光传感,详细分析了该多波长光纤激光器和光纤激光传感器特性,具体工作如下:(1)使用传输矩阵法推导了保偏光纤、偏振控制器、耦合器等相关器件的传输函数,对光纤Sagnac环滤波器进行了系统的理论分析与软件仿真,得到了Sagnac环滤波器的透射率、反射率以及输入偏振无关特性;继而推导出基于保偏光纤和少模光纤的双Sagnac环滤波器的传输特性。(2)研究了一种采用双Sagnac环滤波器的可切换多波长光纤激光器,该滤波器由基于保偏光纤和少模光纤的Sagnac环并联构成,结构简单,利用其梳状滤波特性,实现了光纤激光器的多波长输出。在实验室进一步搭建线腔光纤激光器,通过调节偏振控制器,改变腔内偏振态,在室温下得到稳定可切换的单、双、三波长激光输出,且激光器输出波长位置可调。研究结果表明,输出激光波长的边模抑制比(SMSR)不低于34dB,波长漂移量小于0.05nm,可应用于波分复用系统及全光通信系统等领域。(3)提出了一种应力光纤激光传感器,将Sagnac环中的保偏光纤作为激光传感的传感头,实现应力的测量。实验搭建了完整的光纤激光传感系统,通过激光波长输出的变化检测应力大小,应变灵敏度为2.38pm/με。