随着光通信网络和相关领域技术的飞速发展，光纤激光器在通信领域发挥着越来越重要的作用。在光通信系统中，光时分复用(OTDM)要求光源产生超短光脉冲，而环形腔锁模光纤激光器能产生超短变换极限光脉冲，是一种很有前途的OTDM光源。被动锁模光纤激光器由于具有结构简单、起振阈值低、波长易调谐以及容易与光纤通信系统连接等优点，近年来成为了人们研究的热点。被动锁模光纤激光器的腔长一般在几米到几十米之间，对应输出脉冲的重复率在10MHz～100MHz范围内。然而，在实际应用中，例如眼科手术、生物医学诊断、显微机械加工、光学探测、雷达系统和啁啾脉冲放大系统中，需要重复率在kHz范围内的脉冲。因为光纤激光器对用来增加激光腔长度的光纤的参数要求不严格，而且具有结构紧凑、可盘绕等优点，所以可以通过增加光纤激光谐振腔的长度来降低脉冲重复率。因此，长腔光纤激光器可以产生低重复率高能量脉冲。本文主要围绕如何从环形腔光纤激光器中获得低重复率脉冲开展研究，设计并研究了两种低重复率脉冲光纤激光器：一种是基于非线性偏振旋转锁模技术的低重复率双波长被动锁模激光器；另一种是低重复率自脉冲激光器。主要研究工作包括以下几个方面：　　1)概述了光纤激光器的发展状况，介绍了光纤激光器的特点、光纤激光器的应用及发展趋势。详细介绍了光纤激光器的基本原理及其谐振腔的结构类型，分析了掺铒光纤激光器基本原理，着重介绍了锁模光纤激光器的基本工作原理及常见的锁模方法，包括被动锁模、主动锁模和混合锁模，重点介绍了基于非线性偏振旋转效应的被动锁模掺铒光纤激光器。　　2)基于非线性偏振旋转被动锁模技术，对低重复率双波长可调谐被动锁模光纤激光器进行了理论和实验研究。非线性偏振旋转效应引起的强度相关损耗可以有效地减弱模式竞争。利用由腔内双折射引起的光谱滤波效应，并通过适当调节偏振控制器，可以灵活地调节双波长产生的位置和间隔。分析了锁模和双波长激射位置、间隔可调谐的工作原理。在泵浦功率为250mW的条件下，获得了重复率为85.8kHz、单脉冲能量为198nJ的锁模脉冲。　　3)实验研究了低重复率自脉冲全光纤结构掺铒光纤激光器，运转在反常色散区的全光纤激光器能够在较低的泵浦功率下产生低重复率高能量脉冲。为了获得低重复率脉冲，实验中把激光腔的长度增加到2.262km，输出脉冲重复率为85.3kHz，获得的最大单脉冲能量为110nJ。当把泵浦功率增加到超过阈值，并适当调节偏振控制器，激光器从单脉冲运转状态变化到多脉冲运转状态。由于泵浦功率为250mW时，激光器没有出现输出饱和现象，因此在更高的泵浦功率下，可以获得更高的单脉冲能量。