综述了近期基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器的研究进展，总结了目前基于腔内空间光调制器的超快光纤激光器所能实现的基本功能和输出特性，同时介绍了本课题组基于腔内空间光调制器的研究成果，最后对腔内空间光调制器驱动的超快光纤激光器的发展趋势和应用前景进行了展望。

基于中距相位共轭（OPC）结合色散管理的光纤非线性补偿方案，可满足OPC的传输对称性，改善非线性补偿效果，但是该方案用到了大量的反向色散光纤（IDF），不仅不便于对现有线路的升级改造，而且IDF尚未形成量产。采用色散补偿光纤（DCF）代替上述方案中的IDF，对两种方案（分别称为IDF方案和DCF方案）的非线性补偿性能进行了比较，详细考察了两种方案对信道内四波混频（IFWM）的补偿。通过数值计算发现，如果在DCF方案中采取非对称功率传输，则可获得接近于IDF方案的理想补偿效果。

采用光学相位共轭（OPC）法补偿相干光通信系统中的非线性损伤是当前光通信领域的研究热点之一。为了进一步提升OPC抑制光纤非线性的能力，针对掺铒光纤放大器的色散管理光传输链路，提出了一种优化共轭信号功率及共轭信号累积色散的两阶优化方法。理论分析表明，功率优化带来的性能增益仅与光纤的色散-衰减系数比有关。因此，以超大有效面积光纤和反色散光纤（SLA-IDF）及标准单模光纤和色散补偿光纤（SSMF-DCF）两种色散管理链路为例，对理论分析结论进行验证。数值模拟结果表明：9信道的偏振复用四相相移键控信号经过1920 km（24×80 km）的传输后，对于SLA-IDF链路，优化光强和色散后系统的最优信噪比（SNR）分别提升了3.8 dB和1.0 dB；对于SSMF-DCF链路，优化光强和色散后系统的最优SNR分别提升了0.4 dB和1.6 dB。

为获得较大展宽量的光纤器件,在相位掩模版刻写技术的基础上设计并制作了两种啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)展宽器。基于相位掩模版刻写技术的原理和CFBG的色散补偿理论,提出了两种展宽器的制作方法,并优化了刻写光路,获得了高反射率、大反射带宽的CFBG。通过拉力传感器控制CFBG的反射谐振波长,通过改进刻写方式制作了大色散量的CFBG级联展宽器和大反射带宽的CFBG串联展宽器。搭建了两种展宽器的测试光源,通过直接测量的方式得到CFBG级联展宽器所提供的展宽量约为345 ps,这与理论结果相符;通过正、反接的方式间接推算了CFBG串联展宽器所提供的展宽量约为278.7 ps,这小于理论结果。

报道了一种基于非线性光纤环形镜的工作在耗散孤子共振(DSR)区域的被动锁模掺铒光纤激光器,分别在反常和正常色散区获得了方波脉冲输出。在腔内净色散值约为-0.32ps 2的反常色散区,当泵浦功率为481.2mW时,获得了最大时域宽度为33ns、单脉冲能量约为12.4nJ的方波脉冲。通过在腔内插入一段7m长的色散补偿光纤,使激光器工作在腔内净色散值约为2.85ps 2的正常色散区,在同样的泵浦条件下,获得了最大时域宽度为34.3ns、单脉冲能量约为9.42nJ的方波脉冲。这表明在满足腔内参数平衡的条件下,DSR方波脉冲可同时在反常和正常色散区产生。另外,还研究了泵浦功率对方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量的影响,结果表明,随着泵浦功率的增加,方波脉冲的时域宽度和单脉冲能量均呈线性变化。

设计了一种基于色散管理的掺铥光纤激光器。通过调节泵浦功率以及腔内偏振态，首先实现了稳定的展宽脉冲输出，中心波长和脉冲宽度分别为1 939.4 nm和482 fs。最大输出功率为15 mW，对应的单脉冲能量为0.52 nJ。增加泵浦功率到645 mW时，通过适当调节偏振控制器可以实现类噪声脉冲锁模，中心波长为1 940.1 nm。所实现的锁模脉冲具有飞秒量级的尖峰以及皮秒量级的基底。最大输出功率为20.4 mW，相对应的单脉冲能量为0.7 nJ。相比于传统孤子，采用色散管理所实现的锁模脉冲具有更高的脉冲能量。此外，所设计的掺铥光纤激光器可作为理想的主振荡功率放大以及啁啾脉冲放大结构的种子源，进一步提高脉冲能量，拓展2 μm高能光纤激光器的实际应用。

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。