通过对光纤中传输的孤子波演化及其色散波相互作用的动力学方程分析,详细推导了环形腔非线性偏振旋转(NPR)锁模光纤激光器中色散波与孤子波相互干涉而产生的脉冲光谱边带偏移量的理论计算公式。并将各级边带波长与脉冲中心波长的偏移量理论值与相应的实验测量值进行了对比,理论值与实验值符合得非常好,其最大误差在4.1%以下。从而解释了在偏振控制被动锁模条件下,环形腔光纤激光器光谱边带产生的原因。

基于被动锁模光纤激光器中色散波与孤子波的相互干涉产生的光谱边带效应,提出了一种测量单模光纤色散系数的方法。测量了各级边带中心波长的偏移量,利用边带偏移量与腔内总色散之间的关系,得到腔内总色散值。不同长度的同种光纤构成的环形腔,其总色散值不同,它与光纤长度的变化斜率即是待测光纤的色散系数。搭建了被动锁模掺铒光纤激光器平台,在1560 nm波段测量了G.652常规单模光纤的色散系数,实验值为16 ps/(nm·km),与典型值17 ps/(nm·km)符合得很好。

基于非线性偏振旋转锁模原理、非线性薛定谔方程和色散波干涉理论, 建立了被动锁模光纤激光器的光谱分析模型。采用此模型进行数值仿真, 研究了腔体长度、增益光纤长度和耦合输出比对光谱边带的影响。并分别采用13 m、16 m和26 m的腔长, 0.5 m, 1.5 m和3 m的掺铒光纤以及不同的耦合输出比进行了实验, 对比了上述情况下激光器的输出光谱。实验与仿真结果表明, 要抑制光谱边带, 应尽量缩短腔长, 适当增加增益光纤的长度和采用较低的耦合输出比, 并保证激光器处在基阶锁模状态。理论模型的仿真结果