提出并分析验证了一种利用有源环形滤波器对有理数谐波锁模激光器输出光脉冲幅度进行均衡的方案。方案中，光纤结构的有源环形滤波器被视为一个自由光谱范围可调谐的梳状滤波器，使有理数谐波锁模激光器输出光脉冲中的锁模分量通过而其他谐波分量和超模得到抑制，获得幅度均衡的光脉冲。理论上，对经过有源环形滤波器前后光脉冲的波形和频谱分别进行了仿真，结果表明有源环形滤波器能有效滤出所需的锁模频率，且Q 值越高，光脉冲的幅度均衡效果越佳。在7阶、11阶、14阶有理数谐波锁模条件下通过实验进行验证，均获得了良好的效果，模式抑制比可提高20 dB以上。

为了获得稳定的谐波锁模脉冲，分析了有理数谐波锁模的理论和非线性放大环镜的传输特性。构建了包括一个外部环和一个内部环的8字形被动锁模掺铒脉冲光纤激光器，对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关理论分析和实验研究。实验发现，当调整泵浦功率分别为167,146和126 mW时，除了观测到了稳定的谐波锁模脉冲外，还观察到了分别类似于3阶、5阶、6阶的有理数谐波锁模脉冲产生现象，分析其脉冲重复频率，证实此类脉冲序列具有属于3阶、5阶和6阶有理数谐波锁模脉冲序列重复频率的一样的规律，认为其产生原因是8字形光纤激光器中的Sagnac环起了和主动锁模中调制器一样的作用。

提出并实现了一种脉冲幅度可均匀化的有理谐波锁模光纤激光器。该激光器采用主动有理谐波锁模机制,可获得重复频率为整数倍调制频率的锁模脉冲信号。通过在光纤激光器谐振腔中添加非线性光纤放大环镜,并利用其反射率对输入信号强度的开关特性,实现对锁模脉冲信号的整幅。在1 GHz的调制频率下,分别获得了4 GHz和5 GHz重复频率的锁模脉冲信号输出,并且在一定的980 nm抽运功率下,可通过调节电光调制器的直流偏置电压大小以及调制信号的调制深度,使得脉冲幅度具有较好的均匀性。

提出一种腔内损耗小的基于半导体光放大器(SOA)交叉增益调制效应(XGM)的主动锁模光纤激光器结构。使用光环行器成功减小了激光器的腔内损耗，提高了激光器的输出功率。从理论上对有理数谐波锁模过程中腔内脉冲复合的物理机制进行了详细分析。利用有理数谐波锁模技术，在调制频率为10 GHz下，得到了重复频率为30 GHz的皮秒级光脉冲序列输出，其峰值功率约0.5 mW。由于半导体光放大器的宽增益谱与滤波器的较大可调谐范围，使得激光器输出可以在较大的波长可调谐范围内保持较大功率输出。成功实现了调制频率为20 GHz的谐波锁模短光脉冲输出，可调谐范围达40 nm，峰值功率大于0.65 mW。半导体光放大器和激光器的短腔长保证了激光器的长期稳定性。

同步抽运锁模是一种调制增益的锁模技术,就是调节抽运光的调制频率使之等于激光器纵模间隔的整数倍。通过对抽运光源半导体激光器的驱动电流进行正弦调制,实现了掺镱光纤激光器(YDFL)的同步抽运锁模。通过调整抽运激光器的调制频率,在相应于二次谐波锁模,4阶有理数谐波锁模条件下分别得到了较窄的脉冲输出。对重复频率625 kHz的二次谐波锁模脉冲序列,脉冲宽度小于20 ns,约为抽运光宽度的1/40;平均输出功率2.34 mW,能量转换效率约为5%。

提出了一种在有理数谐波锁模光纤激光器中实现脉冲幅度均衡的新方法,让脉冲在腔内循环一圈中往复通过调制器两次,使调制器在腔内既作为锁模器件又作为脉冲幅度均衡器件。用时域分析的方法证明这种结构在调制器工作在其特性曲线的线性区时可以实现5阶以下有理数谐波锁模的脉冲幅度均衡。实验中在调制频率约2 GHz时验证了理论分析的结果。

通过调节振幅调制器的静态偏压和驱动功率来控制调制器的驱动频率边频分量,在2.5GHz的射频调制频率下,有效地抑制了3～5阶有理数谐波锁模脉冲序列的幅度起伏,直接由激光器输出幅值稳定的有理数谐波锁模脉冲序列.

采用2.5GHz光脉冲序列作为低速时钟,将其注入一含半导体光放大器(SOA)的锁模光纤激光器中,利用SOA的交叉增益调制效应,采用有理数谐波锁模技术,产生了2～7倍同步群路时钟信号.利用这一技术可以为未来高速光时分复用(OTDM)通信网络中心处理单元提供同步控制时钟.

在主动谐波锁模光纤环形激光器实验中获得数倍于调制频率fm的高重复率脉冲序列,其中fp=2fm的输出脉冲序列极为稳定,所得的最高锁模脉冲重复频率fp=4fm≈6 GHz。实验证实了一种被称之为有理数谐波锁模(RHML—Rational Harmonic Mode-locking)新技术在较低的调制频率和极简单的腔构条件下也同样成立。实验观察到RHML激光器允许失谐范围不小于±2 kHz,失谐比大于10-6。