报道了高非线性的双折射微结构光纤(MFs)与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用下,在可见光波段通过相位匹配的四波混频效应获得了波长可调谐的反斯托克斯波的实验结果。由于该光纤的双折射性质,因此在不同偏振方向上具有不同的色散特性,所产生的反斯托克斯超短脉冲的中心波长受到输入脉冲的偏振态的影响。通过旋转输入端的半波片,在相互垂直的两种偏振态的飞秒激光脉冲的作用下,所产生的反斯托克斯波脉冲的中心波长分别为490 nm和510 nm,在微结构光纤的输出端能分别观察到明亮的蓝光和绿光的基模输出。实验研究了在不同功率飞秒脉冲激光的作用下,在不同长度的双折射微结构光纤中反斯托克斯波的产生情况,并对一系列现象进行了对比分析。

根据飞秒脉冲锁模钛宝石激光器脉冲压缩的要求，介绍了负色散镜补偿色散的基本原理及其特点。详细阐述了优化Gires-Tournois(OG-T)镜的设计过程，并通过计算机优化得到理想设计膜系。采用离子束溅射的方法镀制了优化Gires-Tournois镜。测量了优化Gires-Tournois镜(编号为OGT#1)的透射率和群延迟色散，并与设计值进行了比较，分析了实测值产生偏差的原因，从而对镀膜参量进行了相应的调整，制造了第二批优化Gires-Tournois镜(编号为OGT#2)。将优化Gires-Tournois镜用于钛宝石激光器振荡级内，单程5次通过三个优化Gires-Tournois镜，补偿了激光器腔内色散，实现了飞秒锁模脉冲运转。用OGT#1先进行了实验，获得32 fs的脉冲和46 nm的光谱宽度。用调整参量后的OGT#2进行了实验，获得了15 fs的超短脉冲和91 nm的光谱宽度。实验很好的验证了负色散镜补偿色散的优点，为国内啁啾镜的研制创造了条件。

采用基于半矢量波动方程的有限差分法研究了光子晶体光纤(PCF)的色散特性。利用中心差分格式将半矢量波动方程转化为矩阵的特征值问题,进而得到光纤的模式特征和传播常数,并对计算结果进行了分析。数值计算结果表明,半矢量的有限差分法与全矢量的有限差分法和有限元方法求解的数值结果以及测量结果吻合得很好,而比基于标量方程的有效折射率模型得到的结果更为精确,为进一步设计具有适当色散特性的光子晶体光纤提供了理论计算工具。

报道了微结构光纤(MF)包层结构对超连续光谱产生影响的实验研究。在中心波长为820 nm,脉冲宽度为35 fs的激光脉冲作用下,在纤芯都为2 μm,空气比分别为60%和80%的微结构光纤中获得不同的光谱展宽。由于空气比的增大,使得微结构光纤的有效模面积变得更小,其中传播的光场更能被局域在光纤纤芯中,非线性效应更加强烈,因此在空气比更大的微结构光纤中获得了更宽的超连续光谱。实验中分别在两种光纤中获得了近700 nm(520～1200 nm)和近1000 nm(从350～1320 nm)的超连续光谱,大空气比的微结构光纤中获得的非线性光谱展宽增强了1.25倍。对实验结果作了对比分析,并给出了相应的物理解释。

报道了利用自行拉制的具有大空气比、小纤芯的非均匀微结构光纤同纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用的试验研究。大空气比所带来的大折射率差能将传输的光场强烈地局域在纤芯中,大大增强了非线性效应,所以在1～2 cm的传输距离内,便有白光产生,传输60 cm后,输入的24 nm,35 fs飞秒脉冲就展宽成超过一个倍频程(Octave)(390～1050 nm)的超连续光谱,并且由于其包层具有非均匀分布的大小不等的空气孔,从而在传输过程中观察到由这种结构形成的非完全光子带隙影响下,侧向光泄露呈现颜色变化的新现象。

为了克服放大自发辐射在飞秒激光放大器中对放大脉冲的影响,将增益介质掺钛蓝宝石晶体从腔内束腰位置处移至腔内光斑最大处是一个有效的办法.设计并实验了此种新型大焦斑直线形折叠腔.计算了腔内的光斑尺寸与腔结构参数的关系,得出了腔内光斑尺寸分部图,系统实验了输出功率与腔结构参数:曲面镜半径,输出耦合镜透射率,腔长等的关系,并进行了理论验证.本文为进一步将其做成新型、高效、低噪声再生放大器提供了必要的依据.