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为了满足日益增长的对通信容量的需求，实现全光网络是未来网络的必然趋势。目前光交换网络采用的基于波长选择开关(WSS)的可重构光分插复用(ROADM)广泛使用半导体激光器作为光源。相比较于半导体激光器噪声大、成本高，光纤激光器噪声小、波长一致性好、成本低且易于集成到全光网络中。窄线宽光纤激光器由于其线宽窄、光束质量高而广泛应用于密集波分复用系统、相干光通信、激光雷达、光纤传感等领域中。而直接输出高阶模式（包括高阶线偏振模式和矢量模式）的激光器则可能应用于波长-模式共同复用系统，有望在城域网、局域网运用，推动光通信的发展。本文在中央高校基本科研业务费专题项目、“973”计划课题以及国家自然科学基金的支持下，取得的主要创新性成果如下:
1.设计优化耦合器参数，制作将单模光纤里的基模转换为多模光纤里的高阶线偏振模式的宽带模式选择耦合器。设计并制作基于啁啾摩尔光栅的窄带滤波器。提出并搭建少模光纤激光器，该激光器在两个可切换的波长1547.88 nm和1547.985nm处分别同时稳定输出LP01和LP11模式（奇/偶模式）。两个波长处测得的20 dB线宽分别为7.2 kHz和6.4 kHz，对应于3dB线宽分别为360 Hz和320 Hz。输出的二阶线偏振模式纯度均高于90％。
2.研究全光纤中轨道角动量的生成原理。设计并制作多层芯子光纤，并基于多层芯子光纤制作宽带模式选择耦合器。设计并制作基于法布里珀罗光纤光栅的窄带滤波器。提出并搭建少模光纤激光器，在1554.950nm处同时稳定输出LP01和LP21模式（奇/偶模式），并利用线性偏振片生成可调谐涡旋光束。测得生成OAM模式的纯度高于80％，输出激光拟合后的20 dB线宽为7.2 kHz，对应于3 dB线宽为360 Hz。
3.设计并制作能打破二阶模式简并性的矢量少模光纤，模式有效折射率差达到104量级。基于矢量少模光纤制作分离出二阶模式群中的径向偏振模式的宽带模式选择耦合器，测得的径向偏振模式在1540-1550nm的范围内模式纯度为94％。提出并搭建全光纤高阶模式输出激光器，在1554.996nm处同时稳定输出基模与二阶模式中的径向极化光束，输出激光洛伦兹拟合后的20 dB线宽为5.6 kHz，对应于3 dB线宽为280 Hz。
4.在前人理论基础上制作非对称双腔法布里珀罗(F-P)光纤光栅作为窄带滤波器。在非对称双腔F-P全光纤线形腔激光器中引入可饱和吸收体，改进激光器的性能，使光纤激光器实现稳定的单偏窄线宽的激光输出。
测得输出激光的20 dB线宽为8.6 kHz，对应于3 dB线宽为430 Hz。
1.设计优化耦合器参数，制作将单模光纤里的基模转换为多模光纤里的高阶线偏振模式的宽带模式选择耦合器。设计并制作基于啁啾摩尔光栅的窄带滤波器。提出并搭建少模光纤激光器，该激光器在两个可切换的波长1547.88 nm和1547.985nm处分别同时稳定输出LP01和LP11模式（奇/偶模式）。两个波长处测得的20 dB线宽分别为7.2 kHz和6.4 kHz，对应于3dB线宽分别为360 Hz和320 Hz。输出的二阶线偏振模式纯度均高于90％。
2.研究全光纤中轨道角动量的生成原理。设计并制作多层芯子光纤，并基于多层芯子光纤制作宽带模式选择耦合器。设计并制作基于法布里珀罗光纤光栅的窄带滤波器。提出并搭建少模光纤激光器，在1554.950nm处同时稳定输出LP01和LP21模式（奇/偶模式），并利用线性偏振片生成可调谐涡旋光束。测得生成OAM模式的纯度高于80％，输出激光拟合后的20 dB线宽为7.2 kHz，对应于3 dB线宽为360 Hz。
3.设计并制作能打破二阶模式简并性的矢量少模光纤，模式有效折射率差达到104量级。基于矢量少模光纤制作分离出二阶模式群中的径向偏振模式的宽带模式选择耦合器，测得的径向偏振模式在1540-1550nm的范围内模式纯度为94％。提出并搭建全光纤高阶模式输出激光器，在1554.996nm处同时稳定输出基模与二阶模式中的径向极化光束，输出激光洛伦兹拟合后的20 dB线宽为5.6 kHz，对应于3 dB线宽为280 Hz。
4.在前人理论基础上制作非对称双腔法布里珀罗(F-P)光纤光栅作为窄带滤波器。在非对称双腔F-P全光纤线形腔激光器中引入可饱和吸收体，改进激光器的性能，使光纤激光器实现稳定的单偏窄线宽的激光输出。
测得输出激光的20 dB线宽为8.6 kHz，对应于3 dB线宽为430 Hz。