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微腔孤子光学频率梳（简称光频梳）得益于其高集成和高相干特性,在分子光谱测量与超快精密测距等领域具有重要应用价值。为进一步提升微腔孤子光频梳的性能,需对色散进行优化管理以拓宽频谱,并提高泵浦转换效率从而增强梳齿功率。本论文针对微腔中宽带孤子光频梳的产生机理及动力学过程展开了理论与数值研究,分析了正/负色散微腔中拓宽孤子光谱的方法,实现了一种高转换效率的正色散平顶耗散孤子（Platicons）,并进一步探索了单个微腔内正交偏振双光梳产生的物理机制。主要内容与创新点如下:1、以非线性薛定谔方程（NLSE）为基础推导了微腔光频梳Lugiato-Lefever模型,并通过分步傅里叶算法（SSFT）对其数值求解,阐述了基于级联四波混频（FWM）过程的微腔光频梳形成机理、动力学特点以及各项物理参量的影响,为拓宽光谱宽度与增强转换效率提供了理论指导与方法。2、研究了不同色散类型的微腔宽带孤子光频梳产生方法与物理特征。通过对二阶色散进行优化设计,在近零平坦负色散(β2～-10-26 s2/m量级)Si3N4微腔中可实现光谱带宽～700 nm的亮孤子产生;通过对高阶色散进行管控,基于高阶级联相位匹配激励的色散波可进一步将孤子光谱拓宽至一倍频程（1.2～2.4μm）。利用泵浦模式偏移法,在正色散微腔中获得了一种新型的平顶耗散孤子脉冲,其频谱宽度能有效展宽,相比传统的负色散亮孤子实现更高的转换效率（提升约30%）。3、基于平顶耗散孤子光频梳的独特优势,在单个正色散微腔中利用交叉相位调制（XPM）效应实现了中红外波段正交偏振双光梳。理论与数值研究表明,TE偏振主梳可通过XPM将能量转移至TM偏振次梳,TM次梳的泵浦功率可从50 m W降至0.1 m W,泵浦失谐可从红失谐区域拓宽至蓝失谐区域;而XPM和正色散特性共同作用可导致正交偏振双光梳之间具备更均衡的梳齿能量,有助于高集成、低阈值、平坦化双光梳产生,且对基于拍频的精密测量技术如分子光谱探测等应用领域具有现实意义。