为了实现波长调谐，一种简单的方法是在锁模光纤激光器腔中加入一个可调谐的光谱滤波器。商用可调谐带通滤波器、啁啾光纤布拉格光栅、基于长周期光纤光栅的W形滤波器、相移长周期光纤光栅和腔内双折射梳状滤波器已经成功实现波长可调谐锁模光纤激光器。在锁模光纤激光器中实现波长调谐的另一种方法是控制腔损耗，从中可以控制布居数反转能级并调制增益分布。Lin等人通过控制耦合器的输出比来改变腔损耗，实现了L波段波长可调谐主动锁模光纤激光器。此外，标准可变光衰减器（如机械衰减器和光纤锥形）也可用于控制腔损耗。Zhu等人基于机械衰减器实现了一种覆盖C+L波段的波长可调谐锁模光纤激光器。Melo等人通过弯曲光纤锥度引起的损耗调制实现了L波段波长可调谐连续波光纤激光器。然而，传统的腔损耗控制方法对输出功率有很大的影响，因为这种影响覆盖了整个有效腔增益，可能破坏稳定的锁模运转。此外，这些方法通常应用于长腔长激光器，因为插入过大的损耗会降低非线性。

与传统的可变光衰减器不同，单长周期光纤光栅可以作为波长可调谐光纤激光器中的窄带光衰减器。与传统的可变光衰减器相比，长周期光纤光栅型窄带光衰减器在输出功率和激光腔长度的稳定性方面具有很大的优势，因为它只抑制其禁带内的增益。这是光纤放大器中众所周知的效果，因为增益均衡可以轻松实现。然而，在光纤激光器腔中，这种增益均衡（或更精确地说增益谱控制）会在长周期光纤光栅定义的光谱区域中导致显著的增益下降。因此，激光将在非衰减增益窗口内的大范围内发生。长周期光纤光栅型窄带光衰减器结合了长周期光纤光栅结构鲁棒、制造简单、成本低等特点，成为可调谐光纤激光器中备受青睐的损耗控制器件。可调谐光纤激光器中基于长周期光纤光栅的窄带光衰减器研究，这些光纤激光器都是在连续波状态下工作的。考虑到长周期光纤光栅的固有优点和波长可调谐锁模光纤激光器的实际应用，探索基于长周期光纤光栅的窄带光衰减器的波长可调谐锁模光纤激光器具有重要意义。

设计用于L波段的长周期光纤光栅采用单模光纤（Corning-28e）制作，其中光栅的周期为410 μm，周期数为90，总长度为36.90 mm。耦合波长分别取决于光栅周期以及纤芯和包层的模式指数，其中包层模式可用相位匹配条件表示。因此，芯模和包层模折射率的相对幅度变化会导致耦合波长偏移。众所周知，弯曲长周期光纤光栅是改变纤芯和包层模式折射率的方法之一。通常，长周期光纤光栅的弯曲程度可以用曲率来表征。图1显示了计算曲率的示意图。

光纤激光器的示意图，如图1所示。一段高掺铒光纤（Liekki Er80-8/125）用作增益介质，由980 nm激光二极管通过波分复用器（WDM）泵浦。然后，一个基于单模光纤的长周期光纤光栅作为窄带光衰减器。长周期光纤光栅用光纤夹具固定在两个平移级上，如图1所示。在固定第一级条件下，通过调谐精度为10 μm的测微计2，可以弯曲长周期光纤光栅，以促进第二级沿水平方向移动。此外，为确保信号光在腔内的单向传输，插入了偏振无关隔离器（PI-ISO）。此外，30:70耦合器可提取外部30%的光用于信号检测。为了实现自启动锁模，在两个光纤连接器之间放置一片单壁碳纳米管（SWCNT）薄膜。偏振控制器（PC）用于控制腔内的偏振状态。整个腔长5.08米，包括3.28米单模光纤和1.8米高掺铒光纤，群速度色散分别为-22.8 ps²/km和-20 ps²/km。值得一提的是，腔中使用的掺铒光纤的长度是特意选择在L波段工作的。腔的净色散为-0.11 ps²，表明光纤激光器工作在孤子区。光谱由光谱分析仪（OSA，Yokogawa AQ6370C）检测，分辨率为0.02-nm。输出脉冲的特性由连接至8 GHz示波器（OSC，KEYSIGHT DSO90804A）和频谱分析仪（SIGLENT，SSA3032X）的12.5 GHz高速光电探测器（PD，Newport 818-BB-51F）测量。同时，脉冲持续时间由商用自相关器（FEMTOCHROME，FR-103XL）测量。

当泵浦功率达到266.1 mW时，可以产生稳定的自启动锁模脉冲，脉冲频谱如图2(a)所示，其中，中心波长和3-dB带宽分别为1582.02 nm和7.6 nm。此外，典型的Kelly边带表明激光器工作在传统孤子区。记录的脉冲序列的间隔为25 ns，对应于41.02 MHz的基本重复率。

在适当的偏振控制器状态下，保持泵浦功率为266.1 mW，只沿水平方向移动第二级，长周期光纤光栅的曲率从0增加到2.199 m^-1。表1列出了相关参数。如图2(a)所示，研究人员实现15.27 nm从1582.02到1597.29 nm的连续波长调谐范围。显然，不仅所有光谱都有Kelly边带，孤子的形状也几乎没有变化，这表明脉冲几乎是稳定的。图2(b)说明了3-dB带宽和脉冲宽度随中心波长的变化。随着中心波长的红移，3-dB带宽从7.6 nm变窄至5.29 nm，脉冲宽度从518.47 fs变宽至583.28 fs。研究发现，这是由于自相位调制的降低，因为功率从1.465 mW逐渐降低到1.057 mW。此外，不同中心波长的信噪比，如图2(c)所示。所有信噪比均大于50 dB，表明激光器具有良好的稳定性。图2(d)显示了中心波长1582.02 nm处的典型信噪比。

此外，长周期光纤光栅的中心波长与曲率之间的关系，如图2(e)所示。它们具有良好的线性相关性，这意味着调谐过程是可控的。然而，由于光谱分析仪分辨率和测微计精度的限制，调谐系数仅达到0.22 nm/0.033 m^-1。从图2(e)可以看出，通过改变长周期光纤光栅的曲率，调谐过程是高度可逆的。研究人员又重复了几次这个过程，结果依然存在。

在实验中，输出功率在1.465到1.057 mW之间变化，在15.27 nm的连续调谐范围内总变化为0.408 mW。这主要是由本征增益不均匀性引起的。与传统的可变光衰减器相比，这种输出功率变化很小。表2列出了使用不同可变光衰减器时波长可调谐光纤激光器的输出功率变化。使用机械衰减器控制腔损耗，使输出功率在大约1 nm的中心波长调谐时变化0.118 mW。此外，使用光纤锥作为可变光衰减器也会导致输出功率变化高达165 µW/nm。相比之下，长周期光纤光栅型窄带光衰减器在波长可调谐光纤激光器中对输出功率的影响相对较小，只有27 µW/nm的变化。

随后，研究人员增加泵浦功率并调整偏振控制器。当泵浦功率超过脉冲所能承受的最大能量时，由于峰值功率限制效应和能量量化效应，单个脉冲将分裂为多个脉冲。在实验中，当泵浦功率依次增加到295 mW、310.2 mW、364 mW、377.5 mW时，光纤激光器在2、3、4、5次谐波锁模下工作，重复频率分别为82.04 MHz、121.4 MHz、164.1 MHz和210.3 MHz。考虑到所用单壁碳纳米管的损伤阈值，研究人员没有继续增加泵浦功率。

弯曲长周期光纤光栅，研究人员在二至五次谐波锁模时也可以实现波长调谐。调谐范围分别为14.11 nm、14.78 nm、13.71 nm和14.69 nm。图3(a)显示了5次谐波下的典型光谱调谐。光谱的强度几乎恒定而3-dB带宽在长波处变窄。不同波长下的超模抑制比，如图3(b)所示，从图中可以看出，超模抑制比通常大于30 dB。注意，图3(b)中的插图显示了5次谐波下1 GHz范围内的频谱示例。

基于长周期光纤光栅的波长调谐运转可解释如下：当长周期光纤光栅弯曲时，其透射光谱会发生改变。因此，在铒离子发射带宽内，弯曲长周期光纤光栅引起的损耗与增益之间的相互作用波长和深度发生了变化。通过改变净增益谱，可以调谐孤子的中心波长。图4(a)描述了当长周期光纤光栅的曲率从0增加到2.199 m^-1时，长周期光纤光栅的透射光谱。随着长周期光纤光栅曲率的增加，抑制带红移，深度逐渐减小。图4(b)显示了在222 mW泵浦功率下测量的掺铒光纤的小信号增益。选择该泵浦功率的原因是，如果长周期光纤光栅替换为与图4(b)中插图所示长度相同的单模光纤，则中心波长位于1595.26 nm。因此，当泵浦功率固定在222 mW时，净增益峰值与锁模波长相匹配。

图4(c)显示了掺铒光纤增益和长周期光纤光栅传输的乘积，这导致环形腔的净增益谱。当长周期光纤光栅曲率为0^-1时，净增益峰值位于1586.64 nm。同时，激光器的中心波长位于1582.02 nm。通过调节第二级位移，研究人员将长周期光纤光栅的曲率依次增大到0.333 m^-1、0.667 m^-1、1.001 m^-1、1.335 m^-1、1.669 m^-1、2.199 m^-1时，净增益峰值移动到1588.72 nm、1589.20 nm、1591.54 nm、1596.64 nm、1599.68 nm、1600.28 nm。类似地，锁模波长分别调谐到1585.00 nm、1587.39 nm、1588.59 nm、1591.42 nm、1593.85 nm、1597.29 nm。