低重复频率短脉冲激光光源在精密机械加工、生物医疗、激光雷达以及光电探测等领域具有广泛需求,尤其是近年来随着激光雷达在无人驾驶、智能机器人及测绘测量等场景中的应用需求日益凸显,低成本、人眼安全、结构紧凑及易维护的低重频高峰值功率纳秒脉冲光源成为了研究热点。结合光纤激光器的结构紧凑、波长选择范围广、峰值功率高及易维护等优点,本文利用长腔掺铒脉冲光纤激光器作为实现低重频短脉冲光源的技术方案,针对激光雷达的应用需求,从实验和理论上对低重频长腔掺铒短脉冲全光纤激光器进行研究,最终获得了1.5μm低重频高峰值功率的纳秒脉冲输出。本论文的主要内容包括:1.介绍了长腔脉冲光纤激光器的实现机制以及长腔脉冲光纤激光器的发展和研究现状。从理论角度,研究了Er³⁺的能级结构、SESAM结构特性及光纤中色散和非线性效应对腔内脉冲产生的影响。2.以基于SESAM的脉冲光纤激光器为实验平台对低重频长腔掺铒短脉冲光纤激光器的输出脉冲特性进行研究。介绍了基于SESAM的线型和环型长腔实验装置以及两种不同的SESAM耦合装置,实验中分别通过在300m到2267m范围内改变延长纤长度,分析了不同长度下传统孤子的输出特性;在改变泵浦功率的过程中观察到了孤子到类噪声脉冲的转变;通过改变腔内色散量以及非线性等参数,对实验中不同条件下的输出脉冲特性进行了分析。3.在激光测距验证实验中,以基于SESAM的环型长腔掺铒纳秒脉冲光纤振荡器中输出的类噪声脉冲作为种子光,进行脉冲放大实验,最终获得了重频660kHz,脉宽2.2ns,中心波长1564nm,平均功率1.31W,峰值功率0.9kW的脉冲激光输出,最后搭建了一套简易的激光雷达测试装置对光源进行激光测距验证实验。