基于光纤产生的超连续光谱（SC）激光源具有宽频谱、高亮度、光斑小、平均功率高、散热性好、光束质量高、结构紧凑、易于维护及成本低多项优势。基于掺铒非线性光纤产生超连续光谱的方法可以同时实现脉冲光谱展宽和能量提升。本论文设计了两种正常色散掺铒光纤结构,并进一步对基于掺铒光纤生成超连续光谱的过程进行了数值分析,具体工作如下:首先,设计了两种掺铒单模跃折射率光纤。第一种光纤的纤芯由CS₂填充的空芯和掺杂铒离子的环形掺锗石英区域构成。第二种光纤为普通单模掺铒光纤,其纤芯区域为掺杂铒离子的掺锗石英区域。研究了两种掺铒光纤的色散、非线性参数、损耗及增益特性与光纤参数之间的关系。对于第一种光纤,通过改变空芯半径、纤芯半径及掺锗浓度来调整光纤的色散和非线性参数曲线,当空芯半径r_a=0.24?m,纤芯半径r_b=1.2?m,掺锗浓度X=50 mol%时,获得近红外波段1500nm-2500 nm的平坦正常色散特性。对于第二种光纤,当纤芯半径r_b=1.4?m,掺锗浓度X=40 mol%时,获得波段为1240 nm-2550 nm的平坦正常色散特性。其次,通过求解考虑光纤增益的脉冲传输方程研究脉冲在增益光纤中的演变过程。在两种不同纤芯结构掺铒光纤的正常色散区域,分别数值分析了入射脉冲宽度、光纤长度、增益系数及色散等参数对超连续光谱生成的影响。结果显示,当入射脉冲宽度为1 ps,峰值功率为10 k W,小增益系数为9 m^-1,光纤长度为1 m时,纤芯填充CS₂掺铒光纤生成的超连续光谱20 d B带宽为750 nm,对应的脉冲能量为11.1 n J;当仿真参数相同时,普通单模掺铒光纤可以获得436 nm（20 d B带宽）的超连续光谱输出,对应14.7 n J的脉冲能量。最后,针对纤芯填充CS₂掺铒光纤在入射脉冲宽度为0.1 ps时产生的超连续光谱进行滤波及时域脉冲压缩的数值分析。超连续光谱随g₀的增加在光纤长度较短的位置出现振荡结构,例如增益g₀分别为9、7和5 m^-1时,超连续光谱出现振荡的传输长度分别约为2、3和4 m。因此对脉冲直接进行压缩时,选择较小的g₀有助于提高压缩质量。通过对比g₀分别为3 m^-1和9 m^-1时的脉冲直接压缩,发现光纤长度为4m时,g₀为3 m^-1和9 m^-1直接压缩获得的脉冲质量因子分别为26%和23%,而压缩脉冲的宽度均约为0.1 ps。