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由于被动调Q微片激光器突破了传统被动调Q脉宽的限制、能够实现皮秒量级的脉冲输出而在近年来受到广泛关注。但是这种激光器所产生的激光脉冲宽度一般为数十到数百皮秒，远达不到激光“冷加工”对数皮秒激光脉冲宽度的要求。此外，激光脉冲宽度与光谱宽度之间满足“时间-带宽乘积”关系，因此，为实现数皮秒脉冲激光输出，必须先对被动调Q微片激光器输出脉冲的光谱进行展宽。利用激光在小芯径光纤中传播时因较高的功率密度而产生的显著非线性效应，从而得到明显的光谱展宽，则是实现激光光谱展宽的有效途径。基于此，本文围绕被动调Q皮秒激光脉冲产生和非线性光纤光谱展宽技术两个方面展开研究。 在皮秒激光脉冲产生方面，本文以被动调Q技术的基本原理为切入点，结合半导体可饱和吸收镜(SESAM: Semiconductor Saturable Absorber Mirror)吸收过程，详细描述了微片激光器腔内运转过程，并推导出被动调Q微片激光器输出脉冲的单脉冲能量，脉冲宽度以及重复频率的理论表达式。在实验方面，采用垂直泵浦和斜泵浦两种泵浦方式，测量并分析了两种泵浦方式下激光器的输出功率，脉冲宽度，重复频率等重要参数。在两种泵浦方式下，都获得了重复频率范围在kHz～MHz的皮秒激光脉冲输出。其中在垂直泵浦的情况下，在420mW抽运功率下，获得6.40mW的1064nm激光输出，脉冲宽度57.8ps，对应单脉冲能量6nJ，x、y方向的光束质量因子分别为1.18、1.17。在斜泵浦的情况下，在550mW抽运功率下，获得2.25mW的1064nm激光输出，脉冲宽度64.3ps，对应单脉冲能量17nJ，x、y方向的光束质量因子分别为1.29、1.32。 在非线性光纤光谱展宽方面，本文从非线性薛定谔方程入手，讨论了群速度色散(GVD: Group Velocity Dispersion)及各种非线性效应，包括自相位调制(SPM:Self-Phase Modulation)效应、受激拉曼散射(SRS: Stimulated Raman Scattering)效应对光脉冲的影响。并结合种子源参数设计光纤参数，通过计算，选取芯径为6μm，有效模场面积Aeff=3.8485×10-11 W-1·m-1，长度L=50m的单模石英光纤进行实验，能使脉冲在光纤传输中利用SPM效应展宽光谱，同时不引起其它非线性效应。实验观察了脉冲光谱的展宽现象，并对实验结果进行了简要分析。