本发明公开了一种数十兆赫兹高重频纳秒全光纤激光放大器，包括单模光纤种子源、光纤展宽器、光纤功率放大器和信号光输出系统，单模光纤种子源为基于半导体可饱和吸收体实现被动锁模的高重频皮秒脉冲激光器；光纤展宽器由色散器件和与之配合使用的光纤通信器件组成，用来将前级皮秒脉冲展宽至数纳秒量级；光纤功率放大器为由多级光纤放大器级联组成的主振荡功率放大器。本发明通过优化谐振腔各参数，将得到的数十兆赫兹高重频锁模皮秒脉冲注入光纤展宽器，实现稳定的数纳秒量级的高重频脉冲输出，然后采用增益光纤对脉冲进行多级放大，最终实现高重频高功率纳秒脉冲输出，且系统实现了全光纤化，工作稳定，可靠性高。