光学频率梳,简称光频梳,是一种独特的光源,其频谱为一系列严格等间距的谱线,在高精度时间频率测量、大容量光通信、微波光子学和光谱学等领域发挥着重要的作用。近年来,基于三阶非线性的微腔克尔光频梳引起了大量研究人员的兴趣。这种光频梳利用克尔微腔中的级联四波混频产生大量频率谱线。相比于传统锁模激光器,微腔克尔光频梳具备高重频、功耗低、可集成和成本低的优点。尽管微腔克尔光频梳在国外发展已经成熟,但仍存在一些问题。最近,基于二阶非线性的微腔光频梳开始得到关注,因其不仅能在泵浦光附近产生光频梳,还能在克尔光频梳难以实现的波段产生光频梳,从而形成双光梳,且同时具备低的泵浦功率阈值。目前二阶微腔光频梳的研究尚未成熟,还有巨大的发展空间。本文首先建立了三阶克尔微腔的理论模型,并进行算法设计、仿真分析。通过仿真分析了微腔克尔光频梳的动力学过程,并针对其中孤子个数不确定、功率落差巨大等问题,建立了相应的解决方案模型。然后搭建了微腔克尔光频梳的实验平台,成功产生了重频在100 GHz量级的克尔光频梳。在二阶微腔光频梳方面,一方面仿真实现了基于二次谐波产生的孤子双光梳,并针对孤子数量不确定和泵浦效率低的问题,提出了同步脉冲泵浦的新方案,使得单孤子双光梳能确定性产生,并大大提高泵浦效率;另一方面,本文在仿真中发现了基于纯二阶非线性光学参量振荡孤子双光梳的新现象,并分析了该孤子的存在区域,深入探究了参数对孤子的影响,对今后的实验研究具有预见性的指导意义。