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近十年来,2μm光纤激光器因其在医疗、材料加工、激光通信和大气监测等领域所具有的独特优势而成为了科学研究的热点。多波长运行态和锁模运行态是2μm光纤激光器中应用广泛的两种运行状态。但要在一个激光器中分别实现多波长态和锁模态运行,必须灵活地控制激光谐振腔内的纵模间隔,因而一直以来存在较大技术困难。本论文将Lyot滤波器和非线性放大环形镜(Nonlinear Amplifier Loop Mirror,NALM)技术相结合,设计并实现了一种既能产生多波长激光,又能实现锁模脉冲激光输出的2μm光纤激光器,通过适当改变保偏光纤的长度,该激光器能够实现单波长和双波长可切换的锁模脉冲激光输出。该型激光器在科学研究、遥感、空间光通信等领域具有重要的应用前景。本论文分析了Lyot滤波器和NALM的基本原理,结合Lyot滤波器的滤波特性和NALM的强度相关损耗特性,提出了基于Lyot滤波器与NALM混合结构的2μm光纤激光器设计方案。基于提出的方案,本文采用双包层掺铥光纤作为增益介质,793 nm半导体激光器作为泵浦源,两个挤压型偏振控制器(Polarization Controller,PC)和一段保偏光纤构成一个Lyot滤波器,搭建了一台2μm光纤激光器实验装置。通过调节PC的状态和泵浦功率的大小,分别对激光器中出现的多波长运行态和锁模运行态进行了详细实验研究。实验结果表明:当激光器工作在多波长状态时,NALM起着幅度均衡器(Amplitude Equalizer,AE)的作用,能够很好地实现对激光腔内模式竞争效应的有效抑制,并且输出的多波长平坦性较好。激光器能够形成15个波长的稳定激射(半高全宽范围内),且其波长间隔为0.93 nm。该激光器在多波长状态下连续运行1 h,波长的最大和最小漂移量分别为0.45 nm和0.10 nm。并且光谱波长在2012.00～2039.00 nm范围内可以实现自由调谐。当激光器工作在锁模运行状态时,NALM的功能转变为一个可饱和吸收体(Saturable Absorber,SA)。锁模脉冲激光的光谱中心波长和光谱宽度分别为2025.15 nm和19.57 nm,脉冲宽度、重复频率和脉冲能量分别为1.76 ns、4.66 MHz和9.33 n J,信噪比为40 d B。该激光器在锁模状态下连续运行1 h,激光光谱中心波长漂移量和光谱宽度变化量分别为0.40 nm和0.71 nm,信噪比的变化量只有0.04 d B,重频保持不变。这表明激光器在锁模状态下能够长时间稳定运行。此外,通过调整Lyot滤波器内部的保偏光纤长度,激光器还实现了可切换的单波长锁模和双波长锁模运行。