光纤激光器技术是现代光学的重要技术,广泛应用于各个科研和工业领域,如光纤通信、光纤传感、非线性光学、生物光子学、光化学等。本文从理论和实验上对结合非线性效应的光纤激光器及特性做了深入的研究工作。涉及的内容主要包括了：基于孤子自频移效应的超短脉冲源、基于多光子吸收效应的自相关脉冲检测技术、基于四波混频效应的多波长光纤激光器、基于布里渊效应的L波段光纤激光器、单纵模光纤激光器及其基于非线性效应的应用、以及2μm掺铥光纤激光器。本文首先介绍了光纤激光器的概念、特性、以及和非线性效应的密切关系。阐述了光纤激光器的发展历史,并概述了光纤中的非线性效应。对本文的主要内容和各章节安排做了简要说明,并介绍了本论文在理论和实验上的主要创新点。接着研究了超短光脉冲产生、脉冲波长及重复频率调谐、自相关脉冲检测等技术。基于光纤中的孤子自频移效应和主动锁模光纤激光器,提出了全光纤波长及重复频率可调谐的超短光脉冲源。创新性地结合时间透镜系统和孤子自频移效应,实现了任意重复频率的高能量可调谐飞秒脉冲源。讨论了现有自相关脉冲检测技术的不足,对解决方案进行了深入的理论分析。基于强度调制和三阶谐波检测技术,首次解决了混合自相关信号的问题,实现了基于多光子吸收效应的高灵敏三阶自相关脉冲检测。然后发展了几种重要的光纤激光器技术,并研究其在微波产生和光纤传感方面的应用。介绍了两种基于四波混频效应的波长可调谐多波长掺铒光纤激光器。创新性地提出并实现了双泵浦多波长光参量振荡器。发展了基于铋基掺铒光纤的L波段(1565-1625nm)布里渊光纤激光器。使用法布里-珀罗滤波器,首次实现了快速扫频2μm掺铥光纤激光器。基于光纤光栅和掺铒光纤饱和吸收体,提出了波长可调谐的单纵模光纤激光器。首次将光纤光栅对用于单纵模光纤激光器,实现了稳定的双波长单纵模激光输出,并将其应用于光学微波产生。将双波长单纵模光纤激光器应用于布里渊光纤传感,提出并实现了一种新的布里渊频移测量方法。最后总结了论文中涉及的研究工作,讨论了相关工作的一些不足之处。介绍了研究课题的后续工作,以及对未来研究工作的设想和安排。