激光在非线性介质中传输时,在各种线性与非线性效应的共同作用下,输出光谱得到极大展宽的现象,被称为超连续谱的产生。可见光超连续谱光源的宽光谱、高亮度的优异特性使其在光谱学、生物医学以及材料表征等领域有着重要的应用。目前可见光超连续谱光源普遍采用成熟的1.06μm掺镱脉冲激光器泵浦光子晶体光纤的传统方案。但可见光超连续谱产生的物理机制表明,只有纤芯较细的光子晶体光纤才能产生光谱覆盖整个可见光甚至拓展到深蓝-紫外的超连续谱,其零色散波长通常小于1μm,而当泵浦波长远离光纤的零色散点时,可见光产生效率会下降。而且,纤芯较细的光子晶体光纤的可承受功率水平较低。因此,传统方案存在光谱向深蓝-紫外拓展与可见光产生效率、输出功率提升之间的原理性矛盾。通过采用短波长脉冲光纤激光器泵浦多芯光子晶体光纤的新方案,解决了上述矛盾,得到了短波光谱拓展、输出功率和可见光产生效率三方面同时提升的可见光超连续谱光源。论文的主要研究内容包括:1、提出采用短波长脉冲光纤激光器泵浦多芯光子晶体光纤产生高功率可见光增强超连续谱的新方案,并利用数值模拟论证了新方案的可行性。针对现有可见光超连续谱产生方案中短波光谱拓展与输出功率提升之间的原理性矛盾,提出采用短波长脉冲光纤激光器泵浦多芯光子晶体光纤的新方法。首先研究了光纤空气孔结构参数和光纤掺杂材料对七芯光子晶体光纤色散特性、模场分布的影响,设计出可用于可见光超连续谱产生的七芯光子晶体光纤,以及易于实现同相位超模输出且强度均匀分布的三芯光子晶体光纤。数值模拟结果表明,采用短波长脉冲光纤激光器泵浦新设计多芯光子晶体光纤的新方案,不仅有利于短波超连续谱的拓展,而且可以大幅提升可见光产生效率。2、成功研制出153 W 1016 nm全光纤脉冲激光器,是国际上公开报道的波长小于1020 nm的脉冲激光器的最高水平。研究了短波长1016 nm脉冲激光的产生技术,获得了1016 nm稳定的半导体可饱和吸收镜被动锁模脉冲输出;研究了信号光中放大的自发辐射、增益光纤长度对短波长脉冲光纤激光器性能的影响,并通过增加脉冲重复频率以抑制非线性的产生,得到输出功率153 W、峰值功率11 kW的1016 nm全光纤脉冲激光器。3、采用高功率1016 nm脉冲光纤激光器泵浦新设计七芯光子晶体光纤的新方案,得到百瓦级可见光增强超连续谱光源。输出功率及谱功率密度为国际上公开报道的可见光超连续谱光源的最高水平。采用上述新方案,基于高占空比七芯光子晶体光纤与泵浦源尾纤的低损耗熔接以及高占空比七芯光子晶体光纤端帽的处理,得到光谱覆盖350-2400 nm、输出功率近百瓦、整个可见光波长范围内的谱功率密度大于50 mW/nm(其中580 nm波长处最高108 mW/nm)的可见光增强超连续谱输出。