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锁模脉冲掺铥光纤激光器产生的激光输出位于2μm波段。2μm激光对生物组织具有较强的穿透烧烛功能,因此2μm波段激光在医疗领域可作为微创激光手术刀对生物组织进行精确切割和凝结止血。用2μm波段掺铥脉冲光纤激光器作为泵浦源,硫化物、碲化物等中红外非线性光纤作为增益介质,还能够得到长波方向2.0~5.0μm波段的宽带超连续谱激光。该波段范围内的激光主要应用在探测有毒气体、激光雷达、光电对抗等方面,逐渐成为广大研究者热衷的新型激光光源。本论文重点研究了两种不同机理的被动锁模掺铥光纤激光器,进行了大量实验研究,实现了2μm波段脉冲激光以及多波长激光输出,介绍了具体的实验结构以及实验结果,主要的研究工作做出如下几点总结:1.设计并提出了基于非线性偏振旋转效应的锁模脉冲掺铥光纤激光器,分别实现了锁模脉冲激光输出和可调谐多波长激光输出。锁模脉冲宽度617ps,重复频率3.178MHz,可调谐多波长激光输出调谐范围33nm,波长数1-5个。分析了基于非线性偏振旋转效应的掺铥光纤激光器运行在被动锁模状态以及多波长状态下的工作原理。2.对传统的非线性偏振旋环形腔结构进行了改进,得到了可调谐脉冲激光输出。脉冲输出光谱中心波长从1835nm至1929nm可调谐,调谐范围达到94nm,脉冲的重复频率为3.085MHz,脉冲宽度为75ps。3.研究了基于非线性放大环形镜的耗散孤子共振掺铒光纤激光器,在未进行色撒补偿的腔内得到了耗散孤子共振方波脉冲激光输出。脉冲宽度从700ps展宽至3.7ns,单脉冲能量从5.2 nJ增加至27.4 nJ,脉冲重复频率为3.65MHz,输出光谱对应的中心波长为1572nm该结构具有良好的功率和波长稳定性。4.研究了基于非线性放大环形镜的锁模脉冲掺铥光纤激光器,实现了2μm波段锁模脉冲,脉冲重复频率4.23MHz,脉冲宽度73ps。