光纤激光器具有结构相对简单、转换效率高、散热特性好、稳定性高等优点。2μm波段的激光处于人眼安全、大气窗口、水分子和高分子材料强吸收等波段,在大气污染检测、风速测量、军事对抗、激光医疗、激光加工等领域具有重要应用。此外2μm波段的激光可作为中红外波段激光器的泵浦源,通过光学参量振荡等技术,可将波长扩展到3-5μm波段的中红外激光。通过锁模可以使得激光器具有更高的峰值功率、更高的效率,使得2μm波段的激光应用更加广泛。在掺铥光纤激光器中,通过被动锁模技术对激光进行调制可以实现光纤激光器获得超短脉冲输出。而使用非线性光纤环形镜进行锁模的光纤激光器结构更加紧凑、价格相对低廉、工作状态更加稳定以及能产生高质量超短脉冲。所以本篇论文本文对其进行了理论和实验研究,主要研究内容总结如下:（1）基于非线性薛定谔方程,对基于非线性光纤环形镜锁模的光纤激光器建立数学模型,进行模拟仿真,最终获得了稳定的脉冲激光输出。探究了不同长度的增益光纤、不同输出耦合比、不同长度的NOLM环等参数对激光器输出结果的影响。基于仿真结果可以指导搭建功率更高、性能更优的激光器。（2）设计并搭建了基于非线性光纤环形镜锁模的全保偏光纤激光器。激光器总腔长为33.1 m,激光器工作在负色散区域。通过使用16.5 cm长的增益光纤获得了最大脉冲宽度为1.82 ns,最高平均功率为29.6 m W的类噪声脉冲激光,重复频率为6.21 MHz。此时的激光器信噪比高达64.5 d B,而且具有极高的稳定性。并且优化了增益光纤的长度以及NOLM环的长度,在基本不改变激光器其他结构的前提下,使得激光器获得更高的功率输出。当激光器的总腔长为34.7 m,增益光纤的长度短至9.5 cm时,激光器获得了最大脉冲宽度为3.2 ns,最高平均功率为74.6m W的类噪声脉冲激光,此时激光器的功率稳定性也很高。（3）将不同色散补偿光纤的参数进行对比,选取PM2000D光纤对光纤激光器进行色散补偿,使得激光器工作在正色散区域。此时激光器的腔长变为22.52 m,在增益光纤的长度依旧为16.5 cm时,激光器获得最大平均功率为20.5 m W的类噪声脉冲激光输出,脉冲宽度减小为566 ps,激光器的功率稳定性也较高。