2μm波段(1.6-2.2μm)因其在光通信、传感、医疗、及非线性光学等领域的广阔应用前景而受到广泛的重视。相应地,将光纤激光器的波长拓展至这一波段成为近年来光纤激光器领域的重要研究课题。得益于铥离子在该波段超宽的荧光谱,掺铥光纤激光器(Thulium doped fiber laser,TDFL)是获得2μm波段激光输出极具前景的方案。不同应用场合对激光器的工作波长往往有不同需求;同时,大量应用要求或倾向于激光器工作在脉冲状态(例如泵浦非线性光纤产生超连续谱)。因此,波长可调的脉冲激光器能够为应用提供极大便利;若该激光器同时具有全光纤结构,则将提高系统的紧凑型与稳定性,进一步拓宽其应用范围。为满足2μm这一新兴波段的诸多应用需求,本课题将研究具有优良调谐性能的纳秒全光纤TDFL。此类激光器目前未见报道,而非全光纤结构可调谐纳秒TDFL的研究尚处于起步阶段,其性能尤其是调谐范围有很大提升空间(目前报道的最好实验结果是130nm)。本文开展了可调谐增益开关TDFL的理论与实验研究,利用基于闪耀光栅的光纤化可调滤波器实现全光纤结构下的大范围波长调谐,利用增益开关(gain switch)原理实现纳秒脉冲输出。课题研制的TDFL可调谐范围覆盖290 nm,最短脉冲宽度达到216 ns(适当减小调谐范围可实现98 ns的脉宽)。论文的主要内容包括:1.介绍了2μm波段可调谐脉冲光纤激光器的研究背景,综述了工作在连续光模式和脉冲光模式的2μm波段可调谐的光纤激光器的研究进展。2.引入了波长可调谐增益开关TDFL的理论模型,数值模拟并分析讨论了泵浦峰值功率、泵浦重复频率、泵浦脉冲宽度、谐振腔长度、增益光纤长度、输出耦合比等参数对激光器性能的影响,为实验提供了理论指导和重要参考。3.设计并实验实现了全光纤结构波长大范围可调谐的纳秒TDFL。使用基于衍射光栅的可调滤波器对激光器波长进行调谐,波长调谐范围覆盖290 nm(1765-2055 nm)。该激光器为目前波长调谐范围最宽的脉冲(稀土掺杂)光纤激光器。