光纤激光器受限于自身腔长,基频一般都小于100 MHz。若想重复频率达到百兆赫兹,腔长需要控制在2 m以内,这将限制增益光纤的长度和输出功率,可能还要采用空间光学元件,影响了激光器的可移动性。而谐波锁模光纤激光器可以较容易的实现高重复频率的脉冲光。

在主动锁模光纤激光器中,激光器的重复频率由外加电脉冲的重复频率决定,并且目前的射频信号和调制器都可以实现大于lOGHz的调制频率,因此,主动锁模光纤激光器比较容易实现大于lOGHz的谐波锁模脉冲光并且己经在光通信领域获得广泛的应用被锁模光纤激光器中也可以出现多脉冲现象。D. Y. Tang等人利用孤子峰值功率限制效应(peak-power-limitingeffect)解释了被动锁模光纤激光器中的多脉冲形成机制。随着泵浦功率的增加,孤子需要承受更大的非线性相移,一旦色散和滤波器不能有效限制非线性相移导致的脉冲展宽,脉冲就将展宽分裂为多个脉冲。如果多脉冲在色散、滤波器和非线性效应的作用保持稳定,激光器就能实现多脉冲锁模。如果多脉冲之间间隔较小并相互缠绕就可以形成束缚态,如果多脉冲之间时间间隔也维持为脉冲腔内往返时间的整数分之一就能形成被动谐波锁模。

在反常色散区的传统孤子由于能量较小,在高泉浦功率下很容易形成多脉冲谐波锁模。目前己报道的被动谐波锁模掺辑光纤激光器的谐波阶数达到了 634阶,重复频率达到10GHz[n9]。由于掺镱光纤激光器中的孤子能量高于掺辑光纤激光器,所以在被动谐波锁模掺镱光纤激光器比较难以实现。2004年,B. Orta等人将双包层掺镱光纤激光器工作在色散管理孤子锁模状态,在正色散区获得5阶,反常色散区获得20阶谐波锁模。正是因为耗散孤子在孤子中能量水平最高,所以实现耗散孤子谐波锁模也最困难。D. Liu等人在2010年,利用多波长滤波器和NPR锁模方式,首次在全正色散腔内实现了 3阶谐波锁模,重复频率达到125.39 MHz，长周期光纤光栅(LPG)作为滤波器促使多脉冲的形成。

增加腔的长度可以降低激光器的基频,使得耗散孤子在较低的粟浦功率下实现高峰值功率,所以激光器在相同的栗浦功率下获得更高的谐波阶数。该研究在随后的研宄中将腔长增长,并采用全光纤结构实现了 14阶谐波锁模,重复频率为35.497 MHz。作为自然可饱和吸收体的石墨稀材料具有很高的损耗阈值,在高粟浦功率下,不易损坏,正是由于这个优点,石墨稀在被动谐波锁模光纤激光器中越来越多被使用。目前,在全正色散腔条件下,基于石墨稀的谐波锁模阶数也己经实现了 30阶。这些技术的应用,使得耗散孤子光纤激光器正逐渐向高重复频率的方向发展。