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超短脉冲光纤激光以其独特的优势成为当前激光应用市场的佼佼者,其应用范围涉及光通信、光谱分析科研、军事国防和机械加工等诸多领域。将锁模技术与啁啾脉冲放大技术(chirped pulse amplification,CPA)结合并应用于双包层光纤(Double-clad fiber)或者大模场光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)是目前获得高平均功率飞秒激光脉冲的前沿技术手段;而将锁模技术与主振荡功率放大(master oscillator power amplification,MOPA)技术相结合,是获得1.5μm超短脉冲激光的最有效技术方案之一。本文着眼于科研领域和市场需求的发展,系统介绍了我们在高平均功率飞秒Yb光纤激光、超短脉冲掺Er光纤激光及光纤激光器中的暗孤子产生等方面的研究工作。论文的主要研究工作和取得的创新性成果有:1.采用非线性偏振旋转(nonlinear polarization Rotation,NPR)技术设计并搭建了基于掺Yb光纤的高平均功率全正色散锁模激光器。全正色散光纤振荡器在泵浦功率500 mW时,获得了平均功率194 mW、重复频率66 MHz、光谱宽度14 nm、脉冲宽度2ps的输出;经过腔外光栅对压缩脉宽,最短可以达到95 fs。2.开展了基于啁啾脉冲放大(CPA)技术的高平均功率飞秒光纤激光研究。以自主搭建的自相似脉冲光纤激光器为种子源,结合单模光纤脉冲展宽,经过一级功率预放大和一级能量主放大,最终实现了重复频率为75 MHz,最大输出平均功率10 W,相应的压缩脉冲宽度为116 fs的锁模脉冲光纤激光。经腔内色散补偿的优化和腔外脉冲的压缩,在输出功率6.27 W时得到最窄的压缩脉宽108 fs。3.基于掺铒光纤的增益位移效应,我们进行了 L波段全光纤掺Er光纤激光器的实验研究。通过使用高掺杂浓度的掺铒增益光纤,缩短了腔长,提高了激光器结构的稳定性。最终实现了重复频率37.8 MHz、脉宽370 fs、最大输出平均功率152 mW的L波段亚皮秒锁模光纤激光。4.飞秒掺铒光纤放大器设备化研究:使用自主搭建的基于NPR的掺铒光纤振荡器作为种子源,应用主振荡功率放大(MOPA)技术经过单模光纤预啁啾、注入掺铒增益光纤进行功率放大。最终得到重复频率83 MHz、脉宽115 fs、最大输出功率211 mW的输出特性稳定、结构紧凑的飞秒掺铒光纤锁模放大器。5.开展了色散管理型掺镱光纤环形腔中明暗孤子以及暗孤子的研究。我们使用透射光栅进行精确地腔内色散管理,实验中观察到了明孤子、明暗孤子对以及暗孤子。测量了明暗孤子对的脉冲宽度,在双曲正割拟合近似下,明暗孤子对的脉冲宽度为386 fs。