低重复频率、高能量超短脉冲在微机械加工、医疗、激光雷达等领域有广泛应用。可调谐光纤激光器在高速大容量密集波分复用(DWDM)、光时分复用技术(OTDM)等系统中都是重要的光源。本论文对长腔被动锁模光纤激光器在时域和频域的调谐特性进行了研究，实现了低重复频率、高能量且可调谐的脉冲输出，具体内容如下：1.介绍了被动锁模的几种方法和研究背景，分析了它们的优劣，对国内外的研究现状进行了总结。2.分析了基于非线性偏振旋转(NPR)的被动锁模光纤激光器的机理。利用耦合非线性薛定谔方程(CNLSE)对光在双折射光纤中的传输进行了理论分析，对光孤子在普通光纤中的传输进行了模拟，分析了三阶色散和非线性效应对它的影响。3.对基于NPR和非线性光纤放大环形镜(NALM)的方波的产生进行了理论分析。研究了一种基于8字腔中NPR效应的方波脉冲被动锁模光纤激光器。在耦合比为90:10时，获得了重复频率31.25kHz、调谐范围从27ns到2347ns的方波脉冲。当泵浦功率逐渐从105mW增加到508mW时，单脉冲能量从16nJ增加到236.8nJ。研究了基于不同种类、不同长度的光纤构成的基于非线性光纤环形镜(NOLM)锁模的方波脉冲，发现调谐范围与腔内的非线性效应成正比。4.对产生的方波脉冲进行了放大，输出脉冲的单脉冲能量从64nJ增加到222nJ，并对方波脉冲泵浦的超连续谱进行了研究。5.通过在腔内加入可调谐滤波器进行了波长可调谐被动锁模光纤激光器的实验研究，所得锁模脉冲的中心波长从1535nm到1569nm可以连续调谐，输出光谱3dB带宽维持在2.2nm左右。