研究了高重复频率的谐波自锁模Nd∶YVO₄激光器。理论证明了当增益介质与谐振腔的光学长度的比值接近最简分数时，激光器的纵模模式间距可以被修改为增益介质自由光谱范围的整数倍，并对应谐波锁模脉冲输出。开展了相关实验，结果表明，当泵浦功率为6.57 W，增益介质和谐振腔的光学长度分别为11.0 mm和25.8 mm时，对应最简分数为3/7，获得了3倍增益介质自由光谱范围的模式间距纵模分布，对应谐波锁模脉冲的重复频率为40.92 GHz，平均输出功率为790.7 mW。实验还发现，当固定增益介质的光学长度时，获得的谐波锁模脉冲输出对应的谐振腔腔长存在锁定范围，进一步验证了谐振腔腔长锁定范围与增益介质的光学长度成正比。

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。

基于非线性偏振旋转(NPR)技术, 搭建了一台重复频率可切换的被动谐波锁模掺铒光纤激光器。腔内45°倾斜光纤光栅(45° TFG)作为一种理想的光纤型起偏器, 与两侧偏振控制器(PC)一起实现非线性偏振旋转效应, 实现激光器的稳定锁模输出。在673 mW恒定泵浦功率下, 通过调节腔内的PC, 观测到了从基频到37阶谐波等多种锁模状态。该激光器可产生稳定的最高重复频率脉冲为783 MHz, 对应的谐波阶数是37阶, 且具有41 dB的边模抑制比(SSR)。高重复频率且稳定性好的脉冲可用于特定的应用中, 如现代光通信系统、光学传感等。

将单层石墨烯覆盖在拉锥光纤上, 光通过倏逝场和石墨烯相互作用实现锁模脉冲输出。当抽运功率调到阈值230 mW时, 可以实现自启动的锁模脉冲输出; 将抽运功率固定在300 mW处, 调节偏振控制器可实现一个孤子束中包含2~6个脉冲的可控脉冲数输出; 将抽运功率固定在450 mW处, 调节偏振控制器可实现不同阶次的谐波锁模, 最高实现117阶谐波锁模, 此时脉冲重复频率高达2.412 GHz。

搭建了长腔“8”字型掺铒光纤激光器，并对产生的谐波锁模方波脉冲进行了实验研究.结果表明，该脉冲具有光滑的宽带光谱，示波器上显示为方波脉冲，但自相关迹证实其为类噪声脉冲，即为类噪声方波脉冲; 通过调节偏振控制器和泵浦功率等激光器腔内参量，获得了高达5阶的谐波锁模类噪声方波脉冲; 该类噪声方波脉冲并非可以无限增大脉冲能量，而是在一定条件下产生脉冲分裂，出现谐波锁模方波脉冲现象.

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。

基于机械剥离方法，即通过胶带反复剥离高定向热解石墨，制备得到少层石墨烯，并将其作为可饱和吸收体实现了被动谐波锁模掺铒光纤激光器。在抽运功率约135 mW 时，获得了中心波长1568.3 nm，脉冲宽度1.82 ps，3 dB 带宽1.7 nm，重复频率1.646 MHz的基频锁模激光输出。通过增加抽运功率和调节腔内偏振，可以获得谐波锁模，谐波阶数最高达到基频的47 阶(77.36 MHz)。同时，研究了不同阶谐波锁模时，输出功率、脉冲宽度和单脉冲能量的变化。

实验研究了产生暗和暗亮脉冲谐波的基于氧化石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模掺镱光纤激光器。此外，暗亮脉冲簇和高阶谐波亮脉冲也在此激光腔中获得。以上的锁模状态是通过调整偏振控制器和抽运功率大小而改变的。实验中，56阶的暗脉冲谐波已经可以实现。暗亮脉冲谐波的次数可达到6阶，而亮脉冲谐波的次数可达到1084阶。

在全正色散(ANDi)系统中，报道了最高为21阶的被动谐波锁模(HML)掺Yb光纤激光器。利用级联长周期光纤光栅(C-LPFG)作为全光纤结构的光谱滤波器，以非线性偏振演化(NPE)效应作为锁模机理，得到了重复频率可调谐的被动谐波锁模掺Yb激光输出，实现输出脉冲重复频率1.544~32.42 MHz的可调谐。并进一步论证了谐波阶次的提高不仅与抽运功率有关，而且与光纤的长度有关。