基于自调Q光纤激光器的基本理论,结合速率方程理论与自调Q特点,借助简化的环形腔掺Er3+光纤激光器模型,分析了泵浦功率与自调Q脉冲周期、峰值功率的关系.随着泵浦功率的增加,光纤激光器自调Q脉冲的周期减小,峰值功率变大;当信号光强足够大时,激光器的自调Q现象消失,变为准连续激光输出.通过MATLAB编程对光纤激光器输出特性进行了数值模拟,模拟结果与实验结果基本相符.

为了获得高功率超荧光输出，采用6个976nm的LD，通过一个光纤束耦合器同时抽运Er／Yb共掺光纤，分别研究了单程后向结构和双程后向结构超荧光光源的输出特性。采用单程后向装置，当抽运功率为957mW时，输出功率为120．4mW，斜率效率达到17．5%。在双程后向结构的实验装置中加入4m掺Er光纤，有效地将超荧光的3dB带宽拓展到88nm。

研究了结构新颖的环形腔铒／镱(Er／Yb)共掺双包层光纤激光器．为了获得高功率激光输出，使用6个激光二极管(LD)同时抽运Er／Yb共掺光纤，采用光纤光栅(FBG)Sagnac环作为波长选择器，得到了中心波长为1548．11nm、谱线宽度为0．06nm的窄线宽激光输出；并利用增益光纤作为可饱和吸收体，实现了自调Q、自锁模脉冲输出．当抽运功率为719mW时，激光器输出自调Q脉冲，脉冲周期为20μs，脉冲宽度为2．8μs，脉冲的平均功率为38．4mW，峰值功率为274．3mW；当抽运功率为3．6W时，激光器输出自锁模脉冲，脉冲宽度为4ns，平均功率为319mW，脉冲峰值功率大于10W，重复频率为7．937MHz．

从光纤激光器的速率方程出发,通过MATLAB编程对光纤激光器的瞬态特性及脉冲泵浦调Q光纤激光器的输出特性进行了数值模拟和优化设计.结果表明,通过脉冲泵浦使输出脉冲宽度被压窄,随着泵浦脉冲宽度和功率的增加,产生稳定激光的时间延长,而且伴随有次脉冲产生.

本文研究了在连续泵浦和脉冲泵浦两种情况下,大模面积(LMA)掺Yb³⁺双包层光纤激光器的输出特性.采用连续泵浦,在最大泵浦功率为10.4 W时,得到了平均功率4.6 W、中心波长1.09 μm的准连续激光输出.采用脉冲泵浦,得到了脉宽小于50 ns、峰值功率为5.3 kW、重复频率为5 kHz、单脉冲能量为0.26 mJ的稳定的调Q脉冲输出.

对脉冲泵浦的掺镱双包层光纤激光器进行了实验研究.采用重复频率1～10 kHz、脉宽100 μs的976 nmLDs泵浦,实现了脉宽小于10 ns的稳定激光脉冲输出.并对该激光器的动力学过程进行了分析,首次提出了在脉冲泵浦光纤激光器中产生ns脉冲是瑞利散射和受激布里渊散射共同作用的结果.

实验观测了掺Yb³⁺双包层光纤激光器的时域特性和光谱特性.研究了抽运功率、腔损耗对激光器工作特性的影响.研究发现,利用单镜腔结构的光纤激光器,可产生自脉动、受激布里渊散射和受激喇曼散射等非线性效应;而采用双镜腔结构可有效抑制自脉动特性,提高激光器工作的稳定性,并对实验现象进行了定性的分析.

本文针对超短脉冲光纤激光器三种不同的锁模机制,综述了相应锁模光纤激光器的研究进展,并且对包层泵浦锁模光纤激光器产生高能量或高峰值功率超短脉冲进行了阐述.

对LD泵浦调Q双包层掺Nd3+光纤激光器进行了实验研究.在Littrow结构的体光栅与二向色镜构成的线形腔结构中,利用声光Q开关(AQM)调Q,在1064 nm得到了光谱线宽约为0.08 nm稳定的激光脉冲序列.脉冲重复频率从1 kHz到10 kHz可调.在重复频率1 kHz时得到脉冲宽度约800 ns,最大单脉冲能量180 μJ,脉冲峰值功率225W,激光平均功率180 mW,并对激光输出脉冲能量进行了计算,计算结果与实验符合很好.