为了在光纤激光器中获得具有中心波长可调谐的锁模脉冲柱矢量,采用半导体可饱和吸收镜和高反的啁啾光纤光栅作为腔镜,搭建了直腔掺镱脉冲光纤激光器,腔内插入长周期光纤光栅作为模式转化器件,进行了实验验证,取得了波长可调谐的柱矢量脉冲数据。结果表明,激光器工作在1060.72 nm时,光谱带宽0.22 nm,输出斜率效率为8.6%,锁模脉冲宽度为10.9 ps,重频 18.66 MHz,锁模脉冲信噪比高达65 dB,同时获得了模式纯度超过97%的柱矢量光束; 调节腔内的偏振控制器来改变腔内波长的损耗,可以实现锁模柱矢量脉冲的谐振波长在1060.72 nm~1066.04 nm连续可调。该研究为可调谐脉冲柱矢量光纤激光器研制提供了重要的参考价值。

为了获得不同中心波长的锁模脉冲, 采用带有保偏光纤的Sagnac环滤波器和半导体可饱和吸收镜搭建了结构紧凑的可调谐锁模激光器, 并进行了实验验证。结果表明, 当该激光器工作在单波长锁模状态时, 具有良好的波长调谐功能, 其输出波长在1031 nm~1040 nm范围内连续可调; 该激光器还能输出稳定的双波长异步脉冲序列, 两波长间隔在10 nm左右, 且各波长的带宽可通过偏振控制器调节。该研究可以为搭建结构紧凑的可调谐激光器提供设计方案。

高重复频率的飞秒激光在高速激光测距和三维成像等领域有着非常重要的作用。其中基于飞秒光纤激光器的高次谐波锁模是获得GHz量级以上高重复频率脉冲的重要手段之一。基于含腔内光栅对色散补偿的非线性偏振旋转（NPR）锁模的掺镱（Yb）光纤激光器，在180 mW泵浦光时获得了稳定的143 MHz基频锁模脉冲序列，当泵浦光功率升至1 W时获得了最高20次谐波（2.86 GHz）锁模脉冲序列输出。系统地对比研究了基频锁模与高次谐锁模状态下，脉冲重复频率精密锁定后的艾伦偏差和相位噪声，7次谐波锁模状态下重复频率锁定精度能够保持在10⁻¹³ Hz@1 s的稳定度，为高次谐波锁模飞秒激光脉冲序列用于精密测量提供了实验依据。

采用由一对保偏45°倾斜光纤光栅构成的Lyot滤波器,设计了一台脉冲态可切换的掺镱光纤激光器。该Lyot滤波器集成了起偏器和梳状滤波器的功能,为激光器实现耗散孤子锁模提供了光谱滤波效应,从而使激光器产生了中心波长为1038.82 nm、脉冲宽度为5.2 ps的耗散孤子脉冲。随着泵浦功率的增加,非线性偏振旋转反馈机制的切换导致激光器的锁模脉冲态发生了耗散孤子脉冲与类噪声脉冲之间的多重切换。脉冲态切换过程中仅需调节泵浦功率,而不需要改变偏振控制器的状态。该脉冲态可切换激光器可以用于设计更精准可控的多功能光源。

研究实现了基于半导体可饱和吸收体被动锁模的高重频全光纤掺镱皮秒脉冲激光器.种子源采取环形腔结构，当抽运功率为112 mW时，获得了稳定的锁模脉冲激光，其中心波长为1 064.1 nm，3 dB谱宽为3.6 nm，脉冲宽度为4.2 ps，重复频率为19.2 MHz.受限于谐振腔长度，光纤激光器重复频率很难得到进一步提高.因此设计并搭建了一种基于分束器和延时光纤的全新低损耗高重频脉冲调制器，将种子激光重复频率提高到1.2 GHz.该设计有效降低了脉冲在耦合过程中的能量损耗，为提高全光纤超短脉冲激光器重复频率提供了新途径.

研制了激光清洗用高能量纳秒脉冲掺镱光纤激光器,该激光器采用主动调Q技术产生纳秒脉冲,脉冲经两级主振荡功率放大器(MOPA)后可以获得高的能量和平均功率。在重复频率为100 kHz时,激光器输出的平均功率最高可达302 W,脉冲宽度为203 ns,单脉冲能量为3 mJ,光光转换效率为84%。利用该激光器进行了激光除锈实验,实验结果证明该激光器稳定可靠,可满足激光除锈、激光除漆等多种应用的需求。

1.0 μm波段的超短脉冲激光器在激光加工、光学精密测量和生物医学等领域具有重要应用价值, 但由于掺镱光纤激光器工作在全正色散区域, 激光器直接输出的脉冲通常宽度较大。文中利用改变微纳光纤尺寸可以使其在1.0 μm波段提供反常色散的特点, 将微纳光纤作为色散补偿元件在掺镱光纤激光器腔外对脉冲进行压缩来获得超短脉冲。实验中, 自主拉制的微纳光纤锥腰直径为3 μm, 锥腰长度为5 cm。掺镱光纤激光器直接输出脉冲宽度为37.6 ps, 经微纳光纤压缩后脉冲宽度为8.5 ps。该结果提供了一种更简便低廉的压缩脉冲方法。

利用啁啾光纤布拉格光栅作为光谱滤波器和色散控制元件来控制掺镱保偏锁模光纤激光的光谱形状和腔内色散.实验装置采用线性腔设计, 利用半导体饱和吸收镜作为锁模器件, 实现掺镱保偏光纤激光器的被动锁模激光输出.当泵浦功率为52 mW时, 获得了脉冲宽度为4.26 ps, 重复频率为15.7 MHz, 平均功率为9.8 mW 的稳定锁模脉冲激光输出.输出激光中心波长为1 030 nm, 3dB谱宽为7.2 nm, 对应理想傅里叶变换极限脉宽约为150 fs.

光纤中的非线性效应是限制高功率 光纤激光器发展的重要因素。通过抑制激光器时域的不稳定性(自 脉冲现象)，可以提升非线性效应的阈值。基于全光纤化的谐振 腔引入了简单的光纤珐珀腔，使噪声抖动降至原先的1/3，并实现了自脉冲 抑制的稳定的连续激光输出。这种简单的腔结构保持了较高的 斜率效率(76.5%)，实现了高功率的激光输出(48.7 W泵浦光产 生36.5 W激光)。这种腔结构中的全光纤化谐振腔不仅可以用作稳定的 连续激光运转激光器，而且还可以用作更高功率光纤放大器的种子，用于限 制非线性效应的产生。