随着全光通信网的发展,波分复用系统的信道数越来越多,结构简单、成本低廉且具有波长选择性的多波长光纤激光器受到广泛关注,同时其在光学传感、光学测量、激光测距、光谱分析和以光纤毫米波系统代表的微波光子学等领域也具有潜在应用,有很高的研究价值。基于双芯光纤的滤波器,作为多通道梳状滤波器,成本低且能输出稳定的传输谱,是多波长光纤激光器的较好的波长选择器之一。本文首先介绍了多波长光纤激光器的研究现状,并对比了实现多波长激光输出的各种方法的优缺点；介绍分析了各种光纤滤波器的结构和原理。详细介绍了双芯光纤的研究进展及其应用,重点分析了基于双芯光纤的滤波器的原理及结构。本文接着深入研究了双芯光纤的耦合模理论,使用有限元方法分析了双芯光纤的模式；并讨论了双芯光纤的纤芯距离、折射率差和半径差对纤芯的能量耦合程度的影响。提出了两种改进的基于双芯光纤的滤波器,包括耦合型滤波器和MACH-ZEHNDER型滤波器。其中耦合型滤波器采用轴偏移双芯光纤直接与单模光纤相接,MACH-ZEHNDER型滤波器则在轴偏移双芯光纤上进行两处熔融拉锥。这两种滤波器都能明显地减小滤波器的插入损耗,并且输出等频率间隔的传输谱。本文对这两种滤波器的结构进行了分析,并通过光束传播法对这两种结构中纤芯的能量进行仿真。本文最后提出利用非线性偏振旋转效应和基于双芯光纤的滤波器实现的多波长光纤激光器,实际搭建了多波长光纤激光器实验装置,产生了多个波长激光的稳定输出,并对实验结果进行了分析讨论。