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高重复频率的超短脉冲在科学研究和工业生产中起到越来越大的作用。被动锁模光纤激光器可以克服主动锁模脉宽宽、光谱窄、时间稳定性差的缺点,被动锁模由于腔内的非线性效应和自适应效应,在光谱宽度和稳定性上都要优于主动锁模,本论文主要针对高重复频率的被动锁模光纤激光器的研究,包括反常色散腔的高次谐波被动锁模激光器,高基频超短腔被动锁模激光器,复合腔被动锁模激光器,以及宽光谱主被动结合锁模激光器。本论文的主要研究成果有：1、从理论上研究了反常色散腔内谐波锁模产生的原理及影响谐波次数的因素,并在实验上验证了腔内色散及非线性参数对H-ML的形成有着极其重要的作用。通过减小腔内色散和增加非线性的方法,获得了22.132GHz,2192nd超高次谐波,相比于前人的工作,泵浦功率大大降低。2、通过在被动锁模光纤激光器中加入一种新型集成器件0IM,大大缩短了谐振腔长,获得了1.5um通讯波段的超短腔基频锁模飞秒输出,重复频率为100MHz,脉宽为217fs,锁模脉冲序列的SNR超过50dB。3、在实验上研究了复合腔锁模腔内参数对锁模脉冲重复频率及稳定性的影响,通过优化复合腔内的参数,获得了800MHz,46阶稳定复合腔锁模脉冲序列,SMSR高达45dB,时间抖动很小。4、提出一种展宽主被动结合锁模光谱宽度的方法,腔内高非线性效应的引入可使消除主动锁模机制中的驰豫振荡、超模噪声和幅度波动造成的不稳定因素并达到展宽光谱的目的,实验中成功将锁模输出光谱展宽为4.084nm,相比之前0.047nm展宽了100倍。本论文创新点：1、本文通过在反常色散腔内减小腔内色散和增加非线性的方法,获得了2192nd超高次谐波,重复频率突破20GHz以上。2、本文通过在被动锁模激光器中加入新型集成器件0IM,获得了1.5um通讯波段的超短腔基频锁模飞秒输出。3、本文通过优化复合腔内的参数,获得了800MHz稳定复合腔锁模输出。4、本文通过在主被动结合锁模腔中加入高非线性,实现了宽光谱锁模输出。