超连续谱因其宽的光谱范围、高的光谱能量密度等特性被广泛应用于光学相干层析、光谱分析频率计量、傅立叶变换红外光谱仪、指纹图谱、波分复用系统以及激光雷达等众多领域。研究超宽带超连续谱的产生特性,不仅具有重要的学术意义,而且具有非常重要的实际应用价值。本文围绕该主题研究的内容如下:1.简要介绍光纤激光器的背景,阐述了双包层铒镱共掺光纤的特性,双波段光纤激光器的发展概况以及超连续谱光源的发展概况。2.使用两个独立的1μm和1.5μm光纤预放大链作为种子源,采用主振荡功率放大结构,并利用大模场铒镱共掺光纤作为主放大级增益介质,进行1μm和1.5μm双波段脉冲同时放大。为了优化功率放大系统,分别研究了以下几个影响因素:大模场铒镱共掺光纤的长度、1.5μm信号光的重复频率、两个波段种子功率的比例以及1μm信号光的波长,通过优化以上几个条件,在1μm和1.5μm波段分别获得了10.6 W和25.8 W的单模激光输出,斜率效率为20.3%,光-光转换效率为20.5%。这是首次在单根增益光纤中实现的高功率双波段脉冲激光输出。3.使用基于非线性偏振旋转和同步泵浦锁模的1μm/1.5μm双波段同步皮秒光纤激光器作为种子源,通过调节1.5μm种子输出端的相位延迟线,使两个波段的激光分别经过预放大后达到脉冲同步,然后输入大模场铒镱共掺光纤主放大级进行双波段同步脉冲的放大。实验证明,当两个波段信号为同步脉冲激光时,在铒镱共掺光纤中将会同步地吸收泵浦光而被放大,而镱离子吸收的泵浦能量大部分转移给铒离子进行1.5μm波段的放大,同时铒离子还会吸收1μm激光作为泵浦光进行自身波段的放大。在最大125 W泵浦功率下,1μm和1.5μm输出功率分别为6.6 W和17.7 W,对应的峰值功率分别为6.3 kW和5.9 kW。4.利用搭建的高功率双波段脉冲光纤激光器来研究光子晶体光纤级联高非线性色散位移光纤中超连续谱的产生以及其光谱特性。首先泵浦长度为1.4 m、5 m和8 m的光子晶体光纤产生超连续谱。实验结果表明,考虑光谱宽度和输出功率,1.4 m的光子晶体光纤是该实验的最优选择,最大输出功率为10.7 W,光谱范围为500-2500 nm。其次利用双波段脉冲光纤激光器泵浦1.4 m的光子晶体光纤级联不同长度高非线性色散位移光纤来研究超连续谱的产生。实验结果表明,为了尽可能延伸超连续谱的长波方向,0.2 m的高非线性色散位移光纤是最优选择,过长的光纤将导致长波波段的吸收损耗而抑制了长波方向的光谱延伸。在18.8 W的双波段激光泵浦下,1.4 m光子晶体光纤级联0.2 m高非线性色散位移光纤产生超连续谱的功率为9.01 W,光谱范围覆盖500-3000 nm的可见光-中红外波段。其次,利用搭建的高功率双波段同步脉冲光纤激光器泵浦光子晶体光纤级联高非线性色散位移光纤来产生超连续谱,在15.2 W双波段同步脉冲泵浦下,10 m光子晶体光纤级联0.5 m高非线性色散位移光纤输出平均功率为4.5 W,光谱覆盖500-2760 nm的可见光-中红外波段的超连续谱。首次在石英光纤中实现了光谱覆盖可见光-近红外-中红外的超宽带超连续谱输出。