耗散孤子共振脉冲(DSR)是锁模光纤激光器的一种特殊的输出脉冲，其脉冲宽度会随着泵浦能量的增加而线性增加，同时脉冲的峰值功率被钳制，因此脉冲能量也是线性增加的。随着锁模技术和稀土元素掺杂技术的发展，耗散孤子共振脉冲光纤激光器也发展迅速。对耗散孤子共振脉冲的研究背景进行了介绍，简要说明了脉冲的产生机理以及特性，列举了不同锁模机制下DSR光纤激光器的结构，最后对国内外的研究现状以及目前的应用方向进行了综合阐述。

非线性傅里叶变换可以将信号转换为包括连续谱和离散谱的非线性谱，其中离散谱的本征值位于复平面的上半部分。通过非线性傅里叶变换，信息被编码到信号的非线性谱中，可以实现信号和非线性积累的有效区分，从而解决标准单模光纤中出现的非线性传输损伤。同时，作为新型的信号分析工具，非线性傅里叶变换还可以用于分析光纤激光器中的孤子脉冲。对于纯孤子，其非线性谱仅包含离散谱，离散谱中的本征值对应于孤子的特征，其实部和虚部分别对应于孤子的频率和幅值。非线性傅里叶变换技术为激光动力学的研究提供了新视角，从脉冲的全场信息得到脉冲的非线性谱，进而根据不同的本征值分布分离孤子和连续波背景，就可以实现纯孤子的产生。本文综述了非线性傅里叶变换的原理及其在光通信和光纤激光器领域的应用，并介绍了基于非线性傅里叶变换的“孤子蒸馏”技术。

随着高功率超快光纤激光器的迅速发展, 时分复制脉冲放大技术近年来获得了广泛的关注。时分复制脉冲放大技术可以通过双折射晶体组或自由空间时延来实现。将时分复制脉冲技放大技术与啁啾脉冲放大、空间分束和光子晶体光纤放大等技术相结合, 运用于相干光束合成和非线性压缩, 可以提升超快光纤激光器的脉冲能量和峰值功率。文中对时分复制脉冲放大技术在超快光纤激光器中的最新研究进展进行了详细综述, 重点分析了时分复制脉冲放大技术在相干光束合成应用中的不同系统结构, 并对时分复制脉冲放大技术的优化和发展方向进行了展望。

光孤子脉冲在光纤中传输时由于复杂的非线性相互作用可以形成稳定的孤子束缚态形式, 脉冲间的相位关系变化揭示出非线性系统中孤子丰富的动力学特性。通过金兹堡朗道方程描述光孤子在光纤激光器中的传输规律, 数值分析了色散管理光纤激光器中系统参量对于束缚态孤子相位突变的影响。研究发现, 光纤激光器在相空间中存在多种形式的孤子束缚态, 系统的初始状态对于孤子最终状态的演化具有重要的影响。数值分析表明: 激光器系统泵浦强度的变化, 不仅导致孤子脉冲时间间距的变化, 也会导致孤子束缚态的相位差, 这对于深入了解光纤中光孤子的动力学过程具有重要的研究意义。

超快光纤激光器已成为超短脉冲光源的理想选择对象并得到实际应用。由于光束直径受限于光纤截面及光与光纤的长相互作用距离, 非线性效应不可避免。在非线性效应导致的脉冲分裂出现之前, 在合适的条件下超快光纤激光器可以实现输出的周期分岔。周期分岔是指输出脉冲的参数以腔长的倍数为固定周期重复出现。周期分岔是非线性系统的本征特性之一, 广泛存在于所有非线性系统中。文中对超快光纤激光器中的周期分岔的研究进展进行了详细综述, 重点分析了不同色散区间周期分岔的表征特性, 并对矢量孤子的周期分岔特性, 以及多脉冲情况下的周期分岔特性进行讨论。

类噪声脉冲(NLP)是锁模激光器在一定条件下生成的一种特殊脉冲，具有能量高、脉宽宽、相干性低等特点。近年来，由于稀土元素掺杂技术、锁模技术和光纤放大技术的不断发展以及抽运能量的不断提升，类噪声脉冲光纤激光器得到了迅速发展。基于此，描述了使用不同锁模技术、工作在不同色散区的类噪声脉冲光纤激光器。依据其脉冲产生机理、脉冲光学性质等特点进行分类叙述，综述了国内外这一领域的研究现状及进展。最后，对近年来类噪声脉冲激光器在生产实践中的具体应用进行了简要阐述。

基于时分复制脉冲放大的理论模型，数值研究了五级双折射晶体组级联时分复制光纤放大系统中各参数对皮秒放大脉冲特性的影响。结果表明，子脉冲之间非线性相移积累的不同会导致耦合效率降低。当时分复制后子脉冲间距大于2.5倍脉宽时，子脉冲串耦合效率达到最优。在光纤放大器非线性系数和最大增益一定的条件下，为获得峰值功率为10 MW的变换极限皮秒放大脉冲，给出了种子脉冲峰值功率和增益光纤长度的选择范围。在光纤长度确定的条件下，为了降低晶体偏转角和透射率对放大脉冲性能的影响，应选择低峰值功率的种子脉冲和高增益的光纤。

采用数值分析的方法研究了光纤激光器中类噪声脉冲的自相关特性。数值计算的结果复现了实验中观测到的类噪声自相关曲线图形。进一步改变类噪声脉冲各参量设置，发现无背景强度自相关曲线的基底和尖峰的宽度分别反映了类噪声脉冲波包的宽度以及类噪声脉冲波包中超短脉冲的平均脉宽。相同的类噪声脉冲波包中超短脉冲的个数越多，无背景强度自相关曲线的尖峰与基底的峰值比越小，尖峰与基底的宽度则不受影响。对类噪声脉冲干涉自相关曲线的数值研究结果表明，实验中测量得到的峰值背景比小于8∶1 的干涉自相关曲线，是类噪声脉冲波包宽度、类噪声脉冲啁啾、自相关仪扫描范围共同影响的结果。

对正色散光纤激光器中耗散孤子的形成过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明增益色散对耗散孤子的形成起决定性作用。耗散孤子的陡峭光谱边缘是正色散效应、光纤非线性效应、增益和损耗以及增益色散效应之间共同作用的结果。窄增益带宽可以导致多个耗散孤子的形成，与此同时，宽的增益带宽(以100 nm为例)在抽运强度足够的条件下可以支持耗散孤子的形成。即使激光腔内不存在其他光谱限制效应，耗散孤子仍可以在具有宽增益带宽的光纤激光器中形成。