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随着数字信息社会的不断发展,作为连接模拟世界和数字社会桥梁的模数转换器(Analog-to-digital Converter,ADC)发挥着越来越重要的作用,而采样作为ADC中一个非常重要的环节,对ADC的性能有着十分重要的影响。采用超短光脉冲对模拟信号直接进行采样能够克服电采样的瓶颈,从而在很大程度上提高ADC性能,但是符合光采样要求的高重频低抖动的飞秒脉冲光源仍然在不断研究中。本文针对高重频低抖动被动锁模光纤激光器的研究现状,从理论分析和MATLAB数值仿真的角度对时间抖动噪声进行了研究,并搭建了基于半导体可饱和吸收镜(Semiconductor Saturable Absorber Mirror,SESAM)的光纤激光器,输出了重复频率高达1 GHz的飞秒脉冲。本文主要的研究工作和创新成果如下:1、介绍高重频低抖动被动锁模光纤激光器的应用前景,并对其在重复频率和时间抖动噪声方面的国内外研究现状进行总结。2、从非线性薛定愕方程(Nonlinear Schrodinger Equation,NLSE)出发对光纤的色散、损耗、自相位调制(Self-phase Modulation,SPM)和增益等特性进行理论分析,并在NLSE的基础上加入放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)噪声之后,采用分步傅里叶方法(Split-step Fourier Transform,SSFT)搭建光纤的 MATLAB 数值仿真模型。3、对光纤激光器的各个器件进行分析,建立MATLAB数值模型,利用该模型对孤子,展宽脉冲,自相似脉冲和全正色散光纤激光器进行仿真,同时采用时间抖动噪声的数值仿真方法对量子受限下的时间抖动噪声进行分析。4、采用孤子微扰理论对加入噪声的主方程进行求解,在只考虑量子噪声的条件下得到光纤激光器时间抖动噪声的理论模型,采用该模型对时间抖动噪声的影响因素进行分析,与数值仿真结果进行比较,为光纤激光器时间抖动噪声的优化提供理论指导。5、引入新型的光学结构提高了 SESAM的损伤阈值,搭建了重复频率高达1 GHz的被动锁模光纤激光器,在该光纤激光器的基础上研究了新型光学结构对于泵浦光的耦合效率,并从激光器的输出特性出发对锁模现象进行了研究。本论文从理论分析和MATLAB数值仿真出发,为被动锁模光纤激光器时间抖动噪声的优化提供了理论指导,并在实验上搭建了高重频的飞秒脉冲光纤激光器。