针对超短脉冲光纤激光器光谱线宽较大的问题进行研究, 利用RP Fiber软件对激光器腔内脉冲演化过程进行模拟计算, 分析了几种可饱和吸收体对激光器输出脉冲宽度和线宽的影响, 并对激光器的腔长和光纤布拉格光栅(FBG)参数进行了优化。最终, 根据优化结果, 搭建了一种基于WS2可饱和吸收体的环形腔被动锁模皮秒脉冲掺铒光纤激光器, 并利用窄带FBG对输出脉冲的光谱线宽进行压缩, 获得了中心波长为1549.4 nm、脉冲宽度为171 ps的窄线宽超短脉冲输出, 其3 dB光谱线宽为0.02 nm。

针对基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)锁模光纤激光器脉冲底座宽和脉冲能量小的问题展开研究，报道了一种基于线型腔结构的透/反复合双饱和吸收体(SA)被动锁模超短脉冲光纤激光器。通过增加透射式SA的方式，增加光脉冲在腔内的一次振荡周期过程中通过透射式SA的次数，提高了吸收体对光脉冲前后沿的吸收，摆脱了因SESAM调制深度较低对脉冲宽度和单脉冲能量的影响，降低了因抽运功率过大产生的色散和非线性效应对光脉冲的影响，进一步提高了单脉冲能量。最终与相同调制深度的反射式单SESAM结构相比，复合双SA锁模结构的脉冲宽度从776 fs缩短至732 fs，单脉冲能量从2.08 nJ提高到2.49 nJ。

提出了一种主振荡光纤放大系统，围绕提高脉冲信号的峰值功率和拓宽系统重复频率的调制范围两方面进行了实验研究。实验采用电脉冲调制和声光调制的方式对光脉冲序列进行调制，抑制了半导体种子源在小信号放大时产生的放大自发辐射效应和自激振荡，解除了种子源对系统重复频率的限制，使系统的重复频率在1~200 kHz范围内连续可调。在声光调制器对光脉冲的调制过程中，声光Q开关有效抑制了放大过程中由自相位调制引起的光谱展宽。实验采用大模场棒状光子晶体光纤作为增益介质，提高了光脉冲的峰值功率和输出光的光束质量，抑制了因峰值功率过高引起的非线性效应，最终实现了脉冲宽度为1.12 ns、峰值功率为2.01 MW的稳定光脉冲输出，平均功率超过56 W，输出光束质量接近衍射极限(M2x=1.49，M2y=1.54) 。