题目：超短光脉冲波形生成与整形方法及应用研究

超短光脉冲具有高时间分辨率、高空间分辨率、高带宽以及高强度的特性使其具有非常广泛的应用领域。光纤激光器作为最主要的光脉冲产生方法，具有结构简单、体积小巧并与现有光纤通信系统兼容良好的优点，而得到广泛关注和研究。近年来，基于具有特殊光学特性的碳纳米管复合材料在被动锁模方面表现突出，它们能够与光纤器件结合，用于产生皮秒和飞秒量级的超短激光脉冲，得到了大量的实验研究与一定的实际应用。本论文围绕基于单壁碳纳米管饱和吸收体的被动锁模光纤激光器在不同的光腔条件下生成类孤子、耗散孤子、束缚孤子、混合锁模多机制脉冲和偏振复用双频脉冲及双频梳相干测距应用开展了实验研究工作，并获得一定成果。论文内容主要分为以下几部分：

1、开展了使用碳纳米管饱和吸收体的被动锁模光纤脉冲激光器的实验研究，在不同的腔内净反常/正常色散条件下获得了不同脉冲宽度的亚皮秒量级类孤子脉冲和纳秒量级的耗散孤子脉冲输出。此外，在反常色散光腔中，通过控制腔内使线性损耗改变增益峰位置实现了双波长孤子锁模；在正常色散光腔中，通过调节腔内偏振态同样实现了双波长耗散孤子锁模。通过上述腔内结构条件对输出影响的研究，为后续的锁模实验提供了重要依据。

2、将频域脉冲整形器引入光纤激光腔内，实现了多种稳定的高阶束缚孤子序列。在搭建的低损耗、零色散脉冲整形器基础上，通过调整整形器中掩模板，改变其光谱透过谱特性，使光纤激光器生成固定相位分布、时域间隔的稳定束缚态。在此基础上，改变激光器的泵浦功率，成功获得了4到11个不同数量的孤子脉冲序列。另外，基于整形器的偏振相关损耗特性，通过调节腔内偏振态，改变腔内增益带宽，获得了不同时域间隔的双束缚孤子。

3、本论文还实现了结合偏振干涉滤波及非线性偏振旋转效应的大范围脉宽可调的全光纤被动锁模激光器。单利用一个带保偏光纤尾纤的起偏器件，在不同偏振条件下分别实现线性窄带滤波机制和非线性脉冲窄化机制。通过调节腔内的偏振态实现了从360fs到3ps近一个量级的可调范围。并发现两种机制在某一偏振态同时作用生成了窄带和宽带的多波长同时锁模，其带宽的差异约4倍。

4、除了腔内的波长复用方式，本论文还提出一种基于保偏光纤的偏振复用被动锁模光纤激光器，与大量研究的矢量孤子不同的是，其锁模脉冲分布在两个偏振方向但是具有不同的群速度，即形成双频脉冲。其频差的大小主要是通过腔内的保偏光纤和偏振态来控制。本文利用这种偏振复用激光器的双频脉冲，基于异步采样原理，成功搭建了相干测距系统，并对该系统的测量结果和噪声来源进行了详细分析。