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低噪声被动锁模光纤激光器作为一种特殊的脉冲激光器,因其能实现超低的强度噪声和时间抖动而被广泛应用在光学采样、频率计量等领域,同时还是产生超稳定光纤超连续谱(Supercontinuum, SC)的理想泵浦光源。本论文以激光器作为突破口,设计并实现了一种高重复频率低抖动锁模光纤激光器,通过优化腔结构从而降低激光器的噪声。并利用该激光器作为泵浦光源,在已有的理论基础上进一步研究皮秒脉冲泵浦超连续谱的展宽机理并优化其噪声特性与相干性。本论文的主要研究成果如下：(1)通过对泵浦相对强度噪声(RIN)到激光器RIN的转换率进行建模发现,在低偏移频率区域,RIN的转换率大小是以激光器斜率效率大小的平方为尺度的。定量证明了高重复频率低抖动锁模光纤激光器的腔内泵浦反射在有效减小锁模阈值并增大斜率效率的同时也会恶化激光器的噪声特性,为光纤锁模激光器的设计提供了新的优化思路。(2)利用光纤延迟脉冲干涉技术,在实验上证明了相邻脉冲的平均干涉谱条纹可见度可作为SC产生过程中的相位波动(即光谱相位相干度)的判据。并利用低噪声锁模激光器作为泵浦光源,在皮秒量级脉冲宽度下,深入研究了SC产生过程中调制不稳定区域对全带宽光谱相位相干度的影响机理。(3)利用低噪声锁模激光器作为泵浦光源,从实验上深入研究了光怪波(Rogue Waves)产生的原因：受噪声驱动的调制不稳定性。当泵浦激光器中的随机量子噪声恰巧发生在调制不稳定性增益谱的最大值处或附近时,会大大增强SC的调制不稳定性强度,增大SC的光谱宽度,从而产生光怪波。并从理论上解释了利用连续光和泵浦光共同作用下使得光纤SC的调制不稳定性增强的原因：谐振种子调制不稳定性的级联四波混频和布拉格散射。研究发现在给定色散值和非线性系数后,存在一个关键功率值cr,当泵浦功率小于该值时,则不会发生种子光增强调制不稳定性效应的现象。(4)通过理论与仿真研究并设计了基于硫化物As2Se3波导产生SC,并分析了所产生SC的相干度。硫化物As2Se3具有极高的非线性折射率n2,因而能够有效的降低泵浦脉冲的功率并缩短波导长度,从而降低脉冲的传输损耗。通过对平面波导进行色散管理,得到理想的色散曲线。结果表明优化后的波导仅需峰值功率为24W初始泵浦激光,通过长度约10mm的波导,就能产生相干性较好的SC。