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超短脉冲激光在光通讯、探测、诊断、工业加工、快速点火、雷达监测这些方面都具有实用价值。有许多不同的锁模方法均能获得这种脉冲宽度的激光,区分如:腔内加入调制器件的主动锁模方式、依靠腔内色散和非线性效应的被动锁模方式、前两种方式的结合、同步泵浦方式等。我们实验研究的基础是非线性偏振演化(NPE,nonlinear polarization evolution)锁模镱离子掺杂光纤环形光路。从理论和实验两方面对1 μm超短脉冲激光系统开展了研究,在此基础上在Sagnac环形镜内加入高双折射光纤和偏振控制器(PC,polarization controller)深入研究镱离子掺杂光纤激光器的调谐特性。本论文主要研究内容和具体结果如下:首先,对镱离子掺杂光纤产生激光的机制进行研究,从理论上对NPE锁模进行解释,为了抑制腔内噪声保证激光器的稳定运转,在谐振腔中加入双折射滤波片,达到非线性滤波平衡效果,实现超短脉冲激光的稳定输出。其次,在泵浦功率500 mW时实现平均功率大于139 mW,重复频率28.1 MHz,脉冲宽度3.8 ps,中心波长1028 nm,3 dB光谱带宽13.8 nnm的超短脉冲激光输出。考虑到增加谐振腔内单模光纤长度可以有效增强拉曼散射效应,从而可以实现较宽光谱的激光输出。所以在稳定锁模的基础上我们通过增加腔内单模光纤长度以及去除双折射滤光片来研究宽光谱锁模激光。我们实验上获得最大平均功率为90 mW,重复频率为3.58 MHz,脉冲宽度为519 ps,光谱覆盖1005-1140 nm的稳定锁模激光输出。最后,基于Sagnac环形镜的光谱调谐特性,通过调节PC,实现了1 μm波段可调谐超短脉冲光纤激光锁模输出,重复频率为18 MHz、脉宽小于11.4 ps、中心波长为1035 nm、调谐范围可达15 nm。