利用光纤倏逝波耦合效应，设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤，构建了银/聚二甲基硅氧烷（PDMS）/石墨烯的电容型结构，腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示，在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号，并对腔内光进行调制，可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲，重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz，实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势，为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。

利用石墨烯优越的光学性能, 构建了基于全光纤结构的石墨烯电吸收调制器。设计了调制器的结构, 并进行了仿真和实验双重研究。首先, 根据石墨烯的光学可调特性研究了其化学势和介电常数之间的关系。接着, 基于全光纤结构设计了石墨烯电吸收调制器, 并分析了它的整体有效折射率和化学势的变化关系。对提出的光纤石墨烯调制器进行仿真分析, 并与传统半导体电吸收调制器进行对比, 实现了一个全光纤结构的石墨烯调制器。对实现的调制器进行了系统的性能测试。结果显示: 仿真的四层石墨烯的全光纤电吸收调制器的调制效率可以达到0.233 dB/mm, 在12.9 mm的长度上可实现0.2 V的摆动电压。实验测试验证了提出的全光纤石墨烯调制器的可行性; 但受实验条件的限制, 其半波电压约为120 V, 3 dB调制器带宽为100 MHz。与传统石墨烯波导调制器相比, 提出的调制器显示了半波电压小, 调制效率高, 尺寸小, 同时具有低的插入损耗低等优势, 适合在未来全光纤RoF系统应用。

为了使全光纤结构啁啾脉冲放大实现超短激光的脉冲输出，采用色散补偿光纤对种子脉冲进行了展宽，利用普通单模光纤来实现放大后脉冲的压缩。对整体激光系统进行了理论分析和实验验证，获得了420fs的超短激光脉冲，平均功率达到1.81W。并利用周期极化的铌酸锂晶体对放大激光脉冲进行倍频，将激光波长拓展到近红外的780nm附近，光谱半峰全宽达到11nm。结果表明，在全光纤结构的掺铒光纤激光系统中，可以通过改变色散光纤的插入量对脉冲展宽和压缩过程中光谱畸变进行有效的控制。这一结果对于实现高功率的全光纤超短脉冲放大系统是有帮助的。

利用自主研发的全光纤被动锁模激光器以及高功率光纤模场匹配器,将145 W的皮秒脉冲耦合进国产光子晶体光纤,实现了67.9 W的高功率全光纤结构白光超连续谱输出,光谱范围为500~1700 nm,10 dB光谱宽度大于1000 nm(泵浦波长除外)。整个激光器系统的光-光(半导体泵浦源输出激光-超连续谱输出激光)转化效率达到33.8%。

基于激光器的结构, 实验研究了影响光束质量的因素。搭建了百瓦级全光纤激光器, 在最大泵浦功率为436 W的条件下, 在1 080 nm处获得的激光输出为300 W, 光-光转换效率为69%, 光束质量M2为1.13。实验研究了谐振腔出射的激光光束在传能光纤中传输时径向功率分布的变化, 结果显示: 随着光束在光纤中传输距离的增加, 光纤中的包层光功率呈现出先增加后保持不变的趋势, 因而在传输距离上选择不同的长度对包层光进行剥除, 可以获得不同的光束质量。实验还显示, 在相同的泵浦条件下, 与包层光剥离器设置在腔外相比, 其设置在谐振腔内可获得更高的激光输出功率, 但是光束质量较差。最后, 采用在腔内腔外各加一个包层光剥离器的方法获得了更好的光束质量, 此时M2为1.07。

报道了平均功率超过百瓦的单频掺铥全光纤结构主振荡功率放大器。使用线宽小于100 kHz、中心波长为1.97 μm的单频种子源进行级联放大, 主放大器的斜率效率为50%。监测放大器的回光功率和光谱, 没有发现受激布里渊散射以及其他非线性效应。通过增加泵浦功率, 可以获得更高功率的掺铥单频放大输出。

报道了一个全光纤主振荡功率放大（MOPA）结构的窄线宽掺铥连续光纤激光器，该高功率光纤激光器由窄线宽连续光纤激光种子源和两级包层抽运掺铥光纤放大器组成。激光种子源经过两级双包层掺铥光纤放大器后，最大平均输出功率为120 W，功率放大器的斜率效率高达60%，输出激光的中心波长为1986 nm，3 dB光谱带宽为0.48 nm，平均输出功率未能进一步提高仅受限于最大抽运功率。此外，利用该两级掺铥光纤放大器，得到了平均输出功率为122 W的宽带超荧光光源，放大后的超荧光源的中心波长为1990 nm，3 dB光谱带宽为25 nm。

提出了基于全光纤光反馈环形腔结构的多路光纤激光相干合成方案，实现了多路激光的被动相干合成。全光纤结构避免了传统孔径拼接输出结构的旁斑能量耗散问题，保证了合成光束的光束质量。开展了实验研究，实现了4路光纤激光的相干锁相输出，获得时域、空域特性均十分稳定的合成光束，合成效率为96.1%，取得较好的合成效果。

报道了一种全光纤结构的线偏振掺镱光纤激光器，采用快慢轴交叉对准的光纤光栅为腔镜，实现了线偏振激光的振荡输出。以975 nm的半导体激光器为抽运源，在抽运功率为50 W时，获得了30.2 W线偏振激光输出，光光转换效率60%，偏振消光比(PER)优于22 dB。研究了输出激光的光谱控制特性，通过对光纤光栅的温度控制，实现了输出激光中心波长和半峰全宽(FWHM)的精确调节。

为对光纤磁敏感性进行研究，基于法拉第效应原理，利用琼斯矩阵建立了全光纤型光纤Verdet常数测量系统的传输模型。对输入端光纤、输出端光纤、被测光纤对系统输出的影响进行了分析与仿真，结果表明测量系统中输入端保偏光纤对系统输出有影响，输出端光纤及光纤种类不影响系统输出，并确定了被测光纤的有效被测长度。搭建测量系统对单模光纤进行测量，测量的单模光纤Verdet常数为0.52±0.01 rad/(T·m)，多根光纤测量结果在0.52～0.56 rad/(T·m)之间，且不同驱动电压下的测量结果与驱动电流成线性关系，说明系统线性度好。实验结果证明了此系统具有很好的可靠性与稳定性。