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。

搭建了基于非线性放大环形镜的全保偏掺铒光纤激光器,它可为光梳系统在室外环境中的应用提供稳定运行的光学振荡源。在实验上,通过两级光学预放大及高非线性光纤获得了1000~2300 nm的超连续谱,采用共线型f-2f干涉仪检测到的载波包络偏移频率f0的信噪比高达35 dB。研究了腔内净色散和f0线宽的关系,并将自由运转状态下的f0线宽窄化至5 kHz。将光梳系统的主要参数(重复频率fr和载波包络偏移频率f0)溯源至同一台铷原子钟,锁定后所测标准偏差分别为780 μHz和308 mHz。该光纤光梳系统具有集成度高、体积小的特点。

采用共振增强式非线性折射率调制技术实现了非线性放大环形镜锁模掺镱全保偏光纤激光器重复频率的精确锁定。通过在激光器非线性环内加入一个能提供线性相移的非互易性元件，有效减小了锁模脉冲的抽运阈值。进一步优化激光器的锁模抽运功率和控制光纤非线性折射率的抽运功率，可使激光器直接输出的最短脉冲为590 fs，重复频率为20.48 MHz，重复频率峰-峰值的波动范围小于0.4 mHz，相应的标准偏差为0.1 mHz。

实验研究了基于非线性放大环形镜锁模的全正色散可调谐锁模光纤激光器, 激光器采用由主环路和非线性放大环形镜环路构成的“8”字腔全保偏结构。通过调节两环路的抽运功率, 在1030 nm处获得了脉宽为17.61 ps, 重复频率为4.133 MHz, 平均功率为2.151 mW的稳定锁模激光输出。通过调节可调谐滤波器, 在控制激光器工作波长的同时滤波形成全正色散耗散孤子, 实现了1015~1080 nm可调谐稳定锁模激光输出, 脉冲宽度变化范围为7.86~17.80 ps。

报道了一种改进的非线性放大环形镜锁模激光器，即在传统的8 字腔和σ腔中，通过加入非互易性元件的方式，有效缩短了光纤长度，降低了非线性积累量，从而提升锁模激光器的重复频率，并且可以改善激光器的自启动特性。传统的“8”字腔保偏光纤激光器必须借助半导体可饱和吸收镜、碳纳米管等真实可饱和吸收体才能锁模运转。本文只利用非互易性元件，在改进的“8”字腔全保偏(PM)掺铒光纤激光器中，实现了重复频率为22 MHz，平均功率为23.6 mW 的孤子锁模单脉冲激光输出，直接输出脉宽为308 fs。传统的“8”字腔光纤激光器的重复频率限制在10 MHz 水平。通过加入非互易性元件，本文在改进的“σ”腔非保偏掺铒光纤激光器中，在呼吸孤子锁模域获得了重复频率为80 MHz，平均功率为36 mW 的单脉冲激光输出；在正色散域获得了重复频率为53.6 MHz，平均功率为14 mW 的单脉冲激光输出。

使用976nm半导体激光器作为抽运源，对利用非线性放大环形镜(NALM)锁模运行的掺Yb³⁺光纤激光器进行了实验研究，获得了脉冲宽度43．6ps，中心波长为1053．3nm的锁模脉冲激光输出，光谱宽度8nm，输出功率为0．2mW，重复频率为18．2MHz，经过放大，通过光栅对腔外色散补偿，在腔外产生了宽度616fs的脉冲激光．