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超短脉冲光源在超快光学、光纤传感、光信息处理、医疗以及光通信等领域具有潜在的应用价值。以掺稀土光纤为增益介质的锁模光纤激光器相比于常规激光系统在结构紧凑性、散热、光束质量、体积以及与现有系统的兼容性等方面具有显著的优势，是激光器小型化、集成化的一个重要方向。其中，被动非线性偏振旋转锁模激光器由于其结构简单，起振阈值低，易于实现自启动被动锁模，产生宽度极窄的fs量级脉冲，因此是产生锁模脉冲首选装置，成为国内外研究的热点。
非线性偏振旋转装置常用来实现超短脉冲输出，但同时非线性偏振旋转装置也可以实现多波长激光输出。本文首先在理论上对非线性偏振旋转装置进行了理论分析，提出了由于不同偏振态而引起的偏振相关损耗是实现不同状态激光输出的主要原因。在实验中搭建了非线性偏振旋转装置，不仅获得了最短为68fs的超短脉冲输出，而且通过调节偏振控制器得到了双波长激光输出。另外我们对环形腔光纤激光器结构进行了新的设计，以单个偏振控制器代替原来环形腔中的两个偏振控制器实现非线性偏振旋转锁模，同样获得了光通信波段100fs量级的超短脉冲输出。论文共分为五章：
第一章：绪论部分。介绍了光纤激光器的特点、应用以及研究的热点。对国内外最新的关于光纤激光器和超短脉冲的研究进展进行了全面的回顾和综述。
第二章：光纤激光器的理论基础。介绍了光纤激光器的基本原理和基本结构，分析了光纤激光器锁模的物理机制以及实现锁模的几种锁模技术，对比了这些锁模技术的优缺点。
第三章：非线性偏振旋转锁模实验研究。理论上分析了不同强度的光波通过非线性偏振旋转装置后的透射率与光强及其偏振态的关系。研究结果表明，当调节偏振控制器方向和最强光波的偏振态一致时，可以等效为可饱和吸收体而实现被动锁模输出超短脉冲；当偏振控制器方向和最强光波的偏振态不一致时，激光器可能出现多波长激光输出。实验搭建了环形腔光纤激光器，实现了最短脉冲为68fs的超短脉冲输出，同时得到了双波长的激光输出。
第四章：单偏振控制器环形腔光纤激光器实验研究。我们对环形腔光纤激光器结构进行了新的设计，以单个偏振控制器代替原来环形腔中的两个偏振控制器实现非线性偏振旋转锁模，同样获得了光通信波段130fs量级的超短脉冲输出。
第五章：全文总结与展望。本章总结了本论文的基本内容。