低重频脉冲激光器在激光雷达、微机械加工、显微成像和生物医疗等领域具有广泛的应用前景,随着无人机、自动驾驶、远程医疗的发展,更为复杂的环境对低重频脉冲激光器的稳定性提出了更高要求。全保偏结构的光纤激光器可以显著提高系统的稳定性,但在此基础上实现低重频的锁模脉冲需要大幅增加腔长,而随光纤长度增加的光纤非线性效应将导致脉冲质量恶化,这增加了全保偏光纤激光器获得低重频锁模脉冲的难度。8字腔和9字腔激光器的出现为低重频全保偏光纤激光器带来了希望,本论文研究了腔长对锁模脉冲的影响以及不同参数下9字腔的锁模性能,在此基础上设计实现了一种低重频保偏锁模9字腔掺铒光纤激光器,论文主要工作和成果如下:(1)论文对低重频被动锁模光纤激光器进行了仿真分析,通过四阶龙格库塔法迭代求解非线性薛定谔方程来模拟腔内脉冲的循环过程,从非线性角度研究了腔长对锁模脉冲光谱和脉宽的影响。实验给出了不同腔长对应滤波器的参考带宽,这为本文实际激光器的搭建提供了重要参考。(2)根据全保偏9字腔光纤激光器的锁模机制推导出了其透射率函数,并基于该函数研究了耦合器比率、增益放大倍数、相移器大小和腔长等参数对全保偏9字腔光纤激光器锁模性能的影响,从锁模机制角度得出了最佳耦合器比率理论值为50:50,研究发现长腔情况下的9字腔激光器容易进入反饱和吸收区。(3)根据仿真研究对实际激光腔的腔长和滤波器带宽进行了预设并结合9字腔的研究结果,本文实际搭建了一个低重频全保偏掺铒9字腔光纤激光器,成功获得中心波长为1550 nm、重复频率为2.15 MHz、单脉冲能量最高为11.68 nJ的锁模脉冲输出,稳定性测评结果显示该激光器的输出功率误差均方根值为0.45%。