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2μm高能脉冲光纤激光器在工业加工、国防军事和医疗领域具有广泛的应用前景而备受关注。本文基于被动锁模技术研究2μm高能脉冲:类噪声脉冲、方波脉冲以及h型脉冲。在此基础之上研究了基于类噪声脉冲泵浦的高能拉曼激光产生,将产生的类噪声脉冲泵浦进入拉曼增益光纤在波长2167 nm处得到了平均功率最大为358.9 mW的拉曼激光,其中转化到一阶拉曼的效率为92%;此外研究基于类噪声脉冲和h型脉冲的超连续谱产生。论文研究内容具体如下:(1)基于非线性薛定谔方程,分析并求解了光脉冲在光纤中的传输方程,基于琼斯矩阵建立了基于(非线性偏振旋转效应)NPR结构的锁模模型;基于NPR数值模型模拟了类噪声脉冲,并分析了其演化过程;分析了方波脉冲形成的平顶理论模型,数值仿真了方波脉冲的演化过程,并分析了泵浦功率对方波脉冲脉宽的影响。(2)在腔长为30 m、色散为-2.4 ps~2的全负色散NPR被动锁模结构中获得了重复频率为5.8 MHz的类噪声脉冲,在最大泵浦功率5.6 W的情况下,得到的类噪声脉冲输出平均功率为436.25 mW,获得的脉冲宽度为1.74 ns,相应的脉冲能量为75.2 nJ,脉冲的中心波长为1971.8 nm,半高全宽为97.3 nm,获得脉冲的信噪比为48.6 dB;当腔长增加到240 m时,我们得到了重复频率为863 kHz的类噪声方波脉冲,同样在最大5.6 W泵浦情况下,我们得到了脉宽为12.89 ns的方波脉冲,输出功率50 mW,经过计算脉冲能量为58 nJ,方波脉冲宽度随功率增加而线性增长;进一步的实验中,当腔长200 m时,发现了一种h型脉冲,重频为980 kHz,这种脉冲具有方波的一些特性,并且在相同泵浦功率下能够得到比方波更宽的脉宽,达到了24 ns,最大的脉冲能量为183 nJ。(3)使用峰值功率为63.4 W的类噪声脉冲泵浦进6 m的高掺锗光纤,产生了超过500 nm的超连续谱;然后我们将峰值功率为160 W的h型脉冲泵浦进10 m的高掺锗光纤,产生了500 nm的超连续谱。上面所用的掺锗光纤的长度都是经过实验得出的最佳长度。(4)将峰值功率为79.9 W的类噪声脉冲泵浦进入25 m的掺锗光纤,在2167nm处获得了一阶拉曼激光。泵浦光转换到拉曼激光的光光转化效率最大达到92%。在最大转换效率情况下,输出的拉曼脉冲能量为145.9 nJ,脉冲宽度为1.35ns。这也是目前2μm波段拉曼转换效率最高的结果。