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近年来,由于工作在人眼安全的范围内的波段的2μm掺铥光纤激光器在远程传感、空间通信、激光雷达技术、光电对抗、中红外超连续谱、医学的产生等非常多的领域内具有极好的应用前景而获得研究学者们的广泛的关注。在过去的数十年间,关于2μm光纤激光器在高功率调Q、宽调谐等方面有大量的报道,在高重复频率方面却鲜有报道。但由于在高速率空间通,频率梳及宽频信号处理等领域有着重要的应用价值,高重复频率光纤激光器已经成为近年来的研究热点之一。本论文研究了2μm波段的高重复频率锁模光纤激光器,针对论文将要研究的内容做了很多次试验尝试,研究出了很多种重复频率很高的锁模结构,并对已经获得的实验结果进行了剖析、改善。本论文实验研究部分的主要研究成果有:1.研究了掺铥增益光纤的自发辐射特性以及它的增益谱;研究了基于NPR结构的高重复频率被动锁模掺铥光纤激光器,实现了脉宽为54.7 ps,重复频率为5.05MHz的基频锁模脉冲输出以及重复频率为1.02 GHz,谐波阶数为202阶的高次谐波锁模脉冲输出。输出脉冲的中心波长为1891.89 nm,3 dB线宽为3.1 nm。2.研究了基于非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation,NPR)滤波结构的高重复频率被动锁模掺铥光纤激光器。在NPR结构中加入美国Agiltron手动可调谐滤波器(FOTF-020121333),插入损耗为2.61 dB,滤波带宽为1.508 nm,调谐范围为109 nm。滤波器的加入大大窄化了输出脉冲的线宽,进而增加了输出脉冲的重复频率,实现了脉宽为51 ps,最高重复频率为10.3 GHz,谐波阶数为2039阶的超高次谐波锁模脉冲输出。结果达到了中心波长连续可调的输出脉冲,并且它在1882nm—1925 nm范围内是谐调的。而且3 dB线宽是0.2 nm。3.研究了基于强度调制的高重复频率主动锁模掺铥光纤激光器。激光器采用全光纤环形腔结构。实验中的调制器为实验室自研的2μm波段电光强度调制器,其带宽为10 GHz。实现了脉宽为50.4 ps,最高重复频率为10.4 GHz,谐波阶数为3006阶的超高次谐波锁模脉冲输出。中心波长为1967 nm的输出脉冲,3 dB线宽约是0.37nm。4.研究了高重复频率主被动混合锁模掺铥光纤激光器,为了窄化主动锁模激光器输出脉冲的线宽,进而有效地抑制主动锁模脉冲的超模噪声,采取了主动锁模结构中加入NPR滤波结构的主被动混合锁模的方法。实现了脉宽为470 ps,重复频率为519 MHz,高次谐波锁模脉冲输出的谐波阶数达到135阶。中心波长为1887.5 nm的输出脉冲,其3 dB线宽为0.05 nm。