论文对掺铒光纤环形激光器(EDFRL)所表现出的复杂多纵模振荡现象,采用基于光学外差的实验探测方法,实时获取到EDFRL所输出的多通道频域与时域的信息,突破了传统意义上测量激光器频域与时域输出的技术限制,实现了对系统输出的多纵模动态特性与总光强信息进行同步提取与分析,从而将EDFRL输出多纵模动态特性的研究范畴从总光强表现出的低维信息扩展到多纵模所携带的高维信息,最终获得了单个纵模随时间的演化行为与总光强输出之间的内在关联。针对掺铒光纤环形激光器(EDFRL)具有的多纵模动态输出现象,理论上基于EDFRL系统增益介质中铒离子的饱和吸收作用,建立了描述多纵模EDFRL的动力学模型,并针对纵模之间的非线性耦合机制在模型中引入交叉耦合项,数值研究中综合考虑纵模之间的交叉耦合作用、各向异性参数,使建立的多模激光器模型具备产生高维混沌的条件。从模式强度时域信息与状态空间的角度研究了双纵模以及多纵模动态输出的动态特性及演化规律。在此基础上,定量讨论了动力学模型中个别参数的变化对输出模式的具体影响。如何实时提取光纤激光器光学频率间隔仅为MHz量级的多个纵模的模式演化是对其进行动态特性研究的基础,也是难点,而且目前尚无文献报道。在实验研究中,采用基于光学外差并结合射频频谱仪的探测方法,对自由运转以及外加调制两种不同工作状态下的EDFRL的模式动态输出进行了实时测量与时频分析。通过同时监测系统输出的总光强以及模式群落中部分纵模的时频输出信息,获取到了待测EDFRL模式动态输出。在系统自由运转状态下检测了在不同抽运强度与运转时间下单纵模的模式动态变化以及提高抽运激光器输出失稳后复杂的多纵模振荡,并且分析了在高抽运条件(4倍抽运阈值)下多纵模强度时间序列的输出特性。此外,对EDFRL的抽运施加电压信号对其进行抽运强度调制,分别改变调制项中的频率与幅度,通过分析模式强度的时间序列来研究输出纵模的动态演化规律。针对纵模强度的时序进行时间序列分析,通过对模式强度时间序列进行非线性检验,根据详细的统计数值结果,证明了EDFRL是一个非线性系统;采用相空间重构的方法,得到在自由运转状态下的多纵模光纤环形激光器系统能够实现多纵模混沌态输出。在外加调制状态下研究了总光强输出为多周期和混沌态时光场中起振的部分纵模随时间的动态演化规律,引入外部调制以后激光器输出的纵模强度时序关联维数的最大似然估计最高达到了4.6,在该状态下,激光器模式强度的时间序列表现出更为复杂的多纵模高维混沌特征。通过以上手段,我们从理论和实验上严格证明了掺铒光纤环形激光器的多纵模动态输出的光场具有显著的混沌特征。