超短脉冲光纤激光器在工业、医学、科研等许多领域有着重要的应用。报道了基于全保偏非线性放大环形镜(NALM, nonlinear amplifying loop mirror)锁模的掺镱光纤激光器,通过调整腔内无源光纤的长度和位置,实现了21 MHz~100 kHz重复频率下的锁模。在21.16 MHz重复频率下实现了3 dB光谱带宽为9.1 nm、脉宽为5.3 ps的单脉冲锁模输出,经压缩后脉宽为352 fs。当重复频率为5.92 MHz时,获得了3 dB光谱带宽最宽为30 nm和压缩脉宽最窄为177 fs的锁模脉冲输出。受限于光纤长度,当最低重复频率为100 kHz时,从振荡器直接输出的锁模脉冲的单脉冲能量为104 nJ,脉宽为300 ps,经压缩后脉宽为1.053 ps。在所有重复频率下,锁模脉冲都具有宽光谱、可压缩至亚皮秒量级等特性,并且不是耗散孤子共振或者类噪声脉冲。其中,当重复频率为388 kHz时,脉宽为62.7 ps、单脉冲能量为20.8 nJ的NALM锁模种子源经过单级光纤放大器后,单脉冲能量可以直接放大到3 μJ,最终脉宽可以被压缩至537 fs,整个激光器系统不含脉冲选择器件和额外的多级光纤放大级,结构十分紧凑。

2 μm波段单频脉冲激光是用于大气风场及大气CO2浓度探测激光雷达的核心光源,根据不同的应用需求,系统阐述了2 μm波段连续单频激光器、高重复频率脉冲激光器、低重复频率脉冲激光器的研究历程,并着重分析了各自的技术特点,最后对单频2 μm波段全固态激光器的发展趋势作了展望。

介绍了一种非线性放大环路反射镜锁模的低重复频率振荡腔和两级光纤放大器的全保偏光纤激光器系统。实验结果表明, 振荡腔输出是具有极大啁啾的稳定锁模脉冲, 脉冲宽度为90.25 ps, 对应的傅里叶变换极限为141 fs, 实际可压缩到431 fs, 中心波长1 064 nm, 3 db光谱宽度为10.4 nm。经过两级放大器后脉冲平均功率可放大至2.1 W, 使用光栅对进行压缩后输出平均功率为1.5 W, 脉冲宽度为417 fs。整个系统不用经过声光调制器降低重频就能获得较低重复频率、高能量的脉冲输出, 是提高脉冲能量的一种新的思路, 也为锁模激光器的小型化提供了便利。

放大自发辐射(ASE)是影响低重复频率高峰值功率高能量脉冲光纤放大器性能的主要因素。系统综述了脉冲光纤放大器中抑制ASE的主要方法, 包括滤波、优化抽运特性(抽运功率、后向抽运、抽运方式)及优化种子特性(信号功率、信号脉宽)。对各种方法的抑制效果进行了比较, 发现滤波和同步脉冲抽运是抑制ASE、获得高峰值功率高能量脉冲输出的重要技术手段。

为了提高脉冲放大系统模型的光光转换效率，采用建模及仿真的方法研究了双程脉冲放大模型的输出特性，得到了得到双程脉冲放大系统输出功率与抽运功率的关系、输出单脉冲能量与脉冲的重复频率的关系，以及双程放大系统转换效率与重复频率的关系。结果表明，在重复频率为40kHz时，仿真得到该脉冲激光放大模型的光光转换效率达到了29.1%。该双程脉冲放大模型有效地提高了能量转换效率。

最大测程作为评估测距性能的综合性指标，成为影响**系统作战效能的重要因素。为了研制满足作战效能的远程激光测距系统的高光束质量窄脉冲宽度种子源，采用将传统高重频电光调Q 磷酸钛氧铷晶体应用于低重频调Q的方法，实现了重复频率25Hz、脉冲宽度18ns、单脉冲能量15mJ的输出，光束质量M2＜13。结果表明，该研究为远程激光测距系统所需窄脉冲宽度1ns～3ns、大脉冲能量200mJ、高光束质量的1064nm无水冷全固态激光源提供了合格的种子源。这一结果对高光束质量窄脉冲宽度的激光器的设计是有帮助的。

为了增大皮秒注入种子激光的能量，获得较高的激光放大效率和信噪比，关键是要在保持较高的平均锁模激光功率下实现连续波锁模激光器的低重复频率运转。通过选取五镜折叠激光谐振腔腔型和参数设计，克服了随着腔长增加损耗加大而导致的激光锁模不稳定的困难。分析了较长腔长条件下工作物质和SESAM光斑尺寸的大小和变化，及其对激光器稳定性的影响。由于SESAM饱和工作和稳态条件的能量要求，在激光谐振腔调整过程中，对应臂长的光程互补变化。实验中采取腔长和晶体热控制方式，优化了激光谐振腔的工作参数，实现了脉冲能量10.7 nJ，重复频率56 MHz，平均功率1.2 W的SESAM连续波锁模激光输出。

改进了能产生低重复频率、高峰值功率飞秒脉冲的多通长腔(MPC)激光器的理论模型,并对其谐振腔的稳定性进行了数值计算,分析了MPC达到零效应的条件及其对稳定性的影响.