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基于半导体技术的光频梳和锁模光源相对于传统的光纤技术具有稳定性高、增益大、便于集成和大规模应用等优势。高重复频率的窄脉冲锁模光源在全光信息处理、光纤通信系统和光学取样领域有着重要的应用。无腔的半导体锁模激光器比传统的光纤环形腔激光器更加稳定,而且锁模脉冲质量不易受环境影响,脉冲重复频率也不受环形腔基频的控制,调谐范围广。本文主要对半导体光放大器(SOA)的四波混频效应(FWM)和级联四波混频效应以及基于半导体光放大器的无腔锁模激光光源进行了相关研究。对半导体光放大器的载流子理论和四波混频效应进行了理论分析,对影响级联四波混频效果的因素进行了实验研究,提出了基于级联半导体光放大器的级联四波混频效应实验方案,得到了很好的四波混频光频梳。并对半导体光放大器和高非线性光纤的级联四波混频进行了实验比较,得到了两者级联四波混频效应的区别。基于半导体光放大器的级联四波混频效应提出了实现无腔的半导体锁模激光器的实验方法,获得了重复频率广泛可调的高质量的皮秒脉冲光源。全文的主要研究工作如下:1.对半导体光放大器的级联四波混频进行了理论研究,对级联四波混频效果的影响因素进行了实验分析。对两束光的波长间隔也就是频率失谐量、两束光的偏振态以及SOA的泵浦电流对级联四波混频效果的影响进行了详细地研究。并提出了基于级联半导体光放大器的级联四波混频实验方案,调节两个SOA的泵浦电流以此来获得更好的四波混频光频梳。2.对半导体光放大器和高非线性光纤的级联四波混频效果进行了实验比较,分析得到了两者级联四波混频效应的根本性区别。并在此基础上提出了无腔的半导体锁模激光器的实验方案,通过过滤掉非线性相位关系的光频梳,得到了高质量的锁模脉冲。脉冲重复频率为9~10 GHz,并且连续可调谐。当获得的脉冲重复频率为9.8 GHz的时候,电谱图上的边模抑制比最高可以达到23 dB。