利用在中红外波段具有低损耗的ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)氟化物单模光纤搭建了全光纤结构的超连续谱光源，将超连续谱在长波方向扩展到中红外波段。系统以波长为1550 nm的纳秒脉冲半导体激光器作为种子源，采用主振荡功率放大结构实现了级联超连续谱产生。在前级超连续谱产生中将光谱预展宽到2.6 μm，再经掺铥双包层光纤放大器放大位于铥离子增益带宽内的光谱分量，最后抽运10 m长的ZBLAN单模光纤，在光纤色散和非线性效应的作用下，获得了光谱覆盖1.9~4.3 μm范围的中红外超连续谱输出，平均功率为185 mW。

基于速率方程的离散算法，分析了双包层Er3+/Yb3+光纤放大器增益动态的特性。研究了功率漂移与撤除信道数的关系及不同控制方式的控制效果。结果表明：信道撤除数量越多，放大器达到稳态的时间越长，功率漂移越大；泵浦控制方式下，泵浦功率的调整随撤除信道数的增加而增大，且抑制功率漂移的时间也随之增长；反馈控制方式下，功率漂移首先呈现振荡结构，抑制功率漂移的时间较短。

利用掺镱双包层光纤放大器对百皮秒单脉冲(重复频率1 Hz)进行了放大实验，分析了其放大过程中自相位调制对脉冲时域和频域特性的影响.采用小芯径(纤芯直径6.5 μm)掺镱双包层光纤作为增益介质，研究了放大器中从小信号增益到增益深度饱和整个变化过程中自相位调制引起的频谱展宽效应，并分析了SPM引起的脉冲波形和频谱光强分布的变化.采用布喇格光纤光栅扫描方法观察了其光谱的变化，解决了单脉冲光谱不易测量的问题.结果表明: 区别于无源光纤中的自相位调制效应，随着抽运功率的增加，百皮秒脉冲放大过程中增益饱和效应和自相位调制效应的共同作用，使脉冲频谱分裂成不对称双峰结构，且光强分布先向短波后逐渐向长波集中.

研制了高功率窄线宽光纤放大器。该放大器采用双级放大结构, 其中第一级预放为掺Er3+光纤放大器, 第二级功率放大采用10 m长的Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质, 抽运源采用两支波长为980 nm的大功率激光二极管。当抽运功率为10.7 W时, 得到放大激光输出功率为1.94 W, 光-光转换效率为17%, 斜率效率20%。采用延迟自外差方法对种子激光器及各级放大器输出的激光线宽进行了测量, 测量结果表明窄线宽激光谱线经过掺Er3+光纤与双包层光纤放大后均有不同程度的明显展宽。分析认为激光线宽展宽的主要原因是由于种子激光器中弛豫振荡或自脉冲的强度波动引起的自相位调制。

提出了Er/Yb共掺的光纤放大器中,Yb离子仍然存在基态能级斯塔克(Stark)分裂的假设,考虑1060 nm波段辐射,利用速率方程和传输方程,结合Er/Yb共掺双包层光纤的吸收和发射系数谱,采用4阶龙格-库塔(Runge-Kutta)算法,建立了模拟Er/Yb共掺双包层光纤放大器放大自发辐射(ASE)光谱的理论模型。通过改变抽运功率和信号功率,对其前向放大自发辐射光谱特性进行了全面的分析。大信号入射时,改变抽运功率,只改变输出功率大小,输出光谱形状不变,而当信号功率足够小时,前向放大自发辐射光谱在1535 nm和1543 nm处会出现2个局部峰值,理论模拟与实验数据相符。

Based on the rate equation, the amplification performance of small-mode-area (SMA) and large-mode-area (LMA) ytterbium-doped double-clad fiber amplifiers was studied using the finite-difference method. The Yb-doped double-clad fibers with the mode diameter 6.5 μm and 20 μm were used as the gain media for the amplification of narrow-band signals. Under the pump laser at the center wavelength of 915 nm, the relationships between output power and input signal power, pump power as well as fiber length, were discussed for SMA and LMA. Especially for LMA fiber amplifiers, it is important to choose the optimal fiber length. For the fiber amplifier with different mode diameters, the optimal pump power and fiber length were also analyzed. It is obtained that the critical pump power is about 4 W with the fiber length of 4 m, which is in accord with the experimental results. The results provide a theoretical guide to optimize fiber type and fiber length considering available signal and pump power, desired gain and mode requirement of fiber amplifiers.

从掺镱(Yb)光纤放大器的功率传输方程出发,利用有限差分法对小模场面积(SMA)和大模场面积(LMA)掺镱双包层光纤放大器的放大特性进行了分析比较。采用模场直径(MFD)6.5 μm和20 μm的双包层掺镱光纤作为放大器增益介质进行窄线宽连续信号的放大,在915 nm激光抽运下模拟计算了大、小模场面积输出功率随输入信号功率、抽运光功率和光纤长度的变化特性,特别是对于大模场面积光纤放大器,最优光纤长度的选择至关重要;讨论了模场直径不同时的最优抽运功率和光纤长度的选择,得出4 m光纤放大时的临界抽运功率为4 W,理论与实验结果基本一致。为实际应用中根据信号光、抽运光、增益和模式等要求而选择光纤长度和类型等优化设计提供了理论依据。

分别通过理论和实验研究了周期性极化的钽酸锂(PPLT)倍频宽线宽准连续掺镱双包层光纤放大激光．PPLT样品长为40mm，极化周期为7．67μm．基频光的中心波长为1064nm，线宽约为6nm．从基频光的光谱特性出发，利用超晶格倍频理论，解释了实验中获得的倍频温度与二次谐波功率之间的关系．在基频光的功率为2．2W时，获得的宽线宽光纤激光倍频效率为1．8%．