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本论文主要研究了Yb飞秒光纤激光器以及基于Yb光纤激光器的飞秒光学频率梳（简称光梳）系统。主要包括短脉冲，高能量，高重复频率，低噪声的Yb飞秒光纤激光器以及大梳齿间隔的Yb光纤光梳系统。通过对脉冲演化机理与光梳噪声关系的研究，首次提出了通过窄带滤波抑制基于大正色散光纤激光器的光纤光梳噪声的新方法。 （一）、研究和发展了Yb飞秒激光器技术以及超短脉冲在光纤中的传输理论。通过对锁模和脉冲演化机理的深入理解以及新技术的运用实现激光器性能指标上的两项突破: (1).基于色散管理孤子锁模的490MHz环形腔超短脉冲Yb光纤激光器，输出脉冲可达35fs。 (2).基于放大自相似锁模的高能量短脉冲双包层Yb光纤激光器，输出脉冲能量超过20nJ，可以压缩到70fs，峰值功率超过200kW。 （二）、实现了基于490MHz环形腔Yb光纤激光器的飞秒光梳系统: (1).利用光纤拉锥技术调节光子晶体光纤的非线性系数和零色散点，从而实现了低功率脉冲泵浦下600nm到1300nm高相干性的超连续光谱。 (2).通过抑制泵浦噪声和腔内量子噪声(ASE噪声)，压窄初始频率宽度，实现了100kHz分辨率下高于30dB的初始频率拍频信号。 （三）、基于Yb光纤激光器的光纤光梳的频率噪声研究: (1).通过腔内色散的精细补偿实现脉冲时域抖动小于20fs(1kHz-10MHz)，初始频率线宽低于30kHz的低频率噪声光纤光梳系统。 (2).首次证明了在不破坏脉冲演化的前提下，腔内滤波可以抑制Yb光纤光梳的频率噪声。 (3).通过对基于放大自相似演化的Yb光纤光梳的频率噪声的研究，发现在窄带滤波作用下放大自相似演化的频率噪声与腔内色散无关，从而提出利用窄带滤波来抑制频率噪声的新方法，使得产生高能量且低噪声的锁模脉冲成为可能。 (4).利用强滤波作用，将大正色散情况下光梳系统的初始频率线宽压窄到270kHz。