针对光纤环形激光器输出所表现出的复杂多纵模振荡现象，在实验研究中，采用光学外差并结合射频频谱仪的探测方法，对两种外加调制工作状态下光纤环形激光器的模式动态输出进行了实时测量与时频分析。通过对光纤环形激光器系统输出的总光强信息与探测范围内获取到的多纵模动态特性进行同步提取与时频分析，将光纤环形激光器输出动态特性的研究范畴从总光强表现出的低维混沌特性扩展到多纵模具有的高维混沌信息。根据实验结果分析多纵模强度随时间的演化行为与总光强输出的内在关联，以及掺铒光纤环形激光器输出在外部调制状态下的内在动力学特性。

掺铒光纤激光器(EDFL)从频域的角度可以分为单纵模(SLM)掺铒光纤激光器与多纵模(MLM)掺铒光纤激光器。MLM-EDFL 属于复杂的高维动力学系统，比SLM-EDFL 拥有更多的自由度与更复杂的激光动力学特性。为理论研究分析MLM-EDFL 的频域动态特性，建立了关于EDFL 多模激光频域动力学模型，模型中将MLM-EDFL 的各个模式光场强度及其享有的增益粒子数分别作为独立的物理参量来处理，并考虑由于增益介质中铒离子对的猝灭效应而对模型引入额外的自由度；所建多模激光频域动力学模型可有效描述频域内多个模式的个体行为及集群行为，在数值研究中重现了激光频域高维动力系统所特有的多模动态特性。

检测光纤环形激光器输出模式的动态特性是实验与工程应用的难题之一。在不同抽运强度以及长时间运转条件下,激光器会输出复杂的模式动态现象。受限于实验手段，目前的实时测量系统局限于仅获取激光器的输出强度信息而无法准确获取更多的模式动态特性。基于这一点，报道了采用光学外差的测量方法，搭建相应的实验装置测得待测光纤环形激光器与参考光源的拍频信号。实验中可实时获取包括跳模以及频率漂移在内的模式动态时频瀑布图，并提取各模式强度的时间序列，进而能够检测光纤环形激光器输出模式动态特性以及分析模式光强，为控制光纤环形激光器输出以及探究其内在频率动力学特性提供重要的测量手段。