级联四波混频(CFWM)光源由多阶的四波混频(FWM)非线性效应的产生而得,此光源在光学传感、波分复用系统、高重频脉冲序列的产生方面具有非常重要的应用价值,相干性较好的CFWM光源在频率梳的产生方面也具有一定的潜质。近年来,随着高非线性光纤及光子晶体光纤(PCF)的出现,针对光纤中CFWM光源的研究取得突飞猛进的发展。尽管如此,现有的研究成果还存在一些不足:一方面,大部分关于CFWM的研究都集中在1.5μm波段,对1μm波段CFWM的研究较少,而1μm波段的CFWM可以为覆盖可见光和通信窗口的频率梳创造条件,因此开展1μm波段的CFWM的研究具有重要意义;另一方面,受限于实验方案本身的不足,现有文献中所产生的CFWM光谱覆盖范围较小,频率间隔较大。基于此,本论文采用高峰值功率脉冲光作主泵浦光、低功率连续光作触发光同时泵浦PCF的方案,设计了一种CFWM光源。并从数值计算和实验两个方面研究了双波长泵浦、三波长泵浦和更多波长泵浦条件下PCF中1μm波段CFWM的产生。主要内容包括以下几个方面:1.从非线性光学理论出发,研究光纤中FWM产生所满足的相位匹配条件及其增益,分析了影响增益大小的重要因素。并在此基础上数值分析了脉冲在光纤的不同色散区域泵浦时的非线性增益情况,并得出结论:双波长泵浦产生CFWM时,连续光波长的选择应根据单脉冲泵浦时不同的非线性增益位置来决定。此结论为后续实验提供参考。2.在理论和数值分析基础上,选择和搭建适合CFWM产生的双波长泵浦源,设计和选择三类PCF进行实验和数值研究:当光纤零色散波长大于脉冲泵浦波长时,受激拉曼散射效应(SRS)为光谱展宽的主要非线性效应,充分利用SRS和FWM的共同作用,获得了低频成分较多的CFWM,波长覆盖范围达300nm,频率间隔≤13.2THz;利用全正色散PCF,可以产生高相干性的超连续谱,但此光纤中FWM所要求的相位匹配条件难以满足,所以此光纤不利于CFWM的产生;当光纤零色散波长小于并靠近脉冲泵浦波长时,调制不稳定性(MI)占主导地位,此种泵浦情况非常有利于高频成分较多的CFWM产生,通过调整连续光波长和光纤长度可以获得不同频率间隔的CFWM,实验中实现的CFWM光谱覆盖范围可达~700nm,此范围为目前所报道的光纤中实现的最大值。3.从数值模拟和实验两方面研究了双波长泵浦条件下,连续光触发的CFWM对光谱展宽的影响。用不同波长的连续光进行实验和数值研究发现,当连续光加入所触发的CFWM只在光纤的反常色散区产生时,连续光的加入会促进光谱的展宽,当连续光加入所触发的CFWM跨越光纤的零色散点进入正常色散区时,连续光的加入会抑制光谱的展宽;并从数值上研究了不同波长连续光加入时,光谱变化情况,总结出连续光和MI增益峰的相对频移与对光谱展宽影响的关系。4.提出了一束高功率脉冲光和两束低功率连续光同时泵浦PCF产生CFWM的方案。此三波长泵浦方案所产生的CFWM可分为等间隔和非等间隔两种:等间隔CFWM相对于双波长泵浦条件下的结果具有频率间隔更小的优势,实验中获得频率间隔最小值达到477GHz;实验发现了一种新的等间隔CFWM物理现象,其任意两个FWM峰之间的频率间隔与泵浦频率间隔不相等,而是存在一个倍数关系,此种类CFWM在现有文献中尚未见报道;首次实现了非等间隔包络状CFWM的产生,为CFWM的研究提供有益的参考。通过数值仿真分析了更多波长泵浦时PCF中CFWM的产生,证明了当所有的连续光中有靠近MI增益峰加入,并尽可能减小所有泵浦频率之间的间隔及最小频率间隔时,连续触发光波长数量的增加,有利于更小频率间隔CFWM的产生,为后续工作的安排提供参考。