随着各种新型光纤元件的出现,高功率光纤激光器的制造技术日趋成熟,其相关产品也更加深入地进入到工业、军事、医疗器械等领域。正是由于高功率光纤激光器所体现出的体积小、转换效率高、能量更集中等相对于其他高功率激光器的优势所在,决定了其在制造及科研方面受到的关注越来越多。本文的主要研究内容及创新如下：1.利用线偏振模标量法研究光纤耦合过程,根据光纤特征参数U、W,计算不同模式的耦合系数,再结合光纤功率分布函数,研究光功率在光纤内的传递。提出一种计算多模光纤耦合的数值分析方法,可根据光纤参数计算耦合效率及光纤耦合长度,并指出影响光纤耦合的主要因素。2.经过对双包层增益光纤的吸收特性公式的理论推导与数值仿真,在分析了光纤掺杂浓度、模场直径、光纤损耗等因素对光纤增益的影响基础上,设计Yb双包层光纤激光器的结构。利用分析结果合理选择增益光纤,确定增益光纤长度、纤芯半径及泵浦吸收率等参数。同时,选择相互匹配的光纤器件,完成系统结构初步设计3.根据Yb光纤吸收谱特性,在泵浦激光器工作波长976nm附近进行理论分析,研究FBG的反射特性及WDM分光特性,数值模拟光栅长度及光栅调谐量对光栅性能产生的影响。利用短半波振荡周期WDM设计的全光纤波长检测器,检测泵浦激光器输出波长,根据分析结果,设计泵浦激光器工作波长控制系统,以提高光纤激光器系统泵浦效率。通过泵浦激光器控制系统,提高光光转换效率。4.研究组成光纤激光器系统的主要光学元件,如Yb光纤、泵浦激光器、合束器等元件的原理及工作特性,根据实验目的及总体目标,设计合理的光纤激光器结构。采用种子源脉冲驱动输出,经过两级放大的MOPA结构,完成915nm泵浦实验及理论验证；采用一级声光调制产生脉冲激光,二级放大的MOPA,完成样机开发。检测915nm泵浦光纤激光器及976nm泵浦光纤激光器各项运行指标：光光转换效率、脉冲形状、线宽等。5.完成20W脉冲输出光纤激光器样机开发,选定以976nm泵浦实现脉冲激光输出的系统结构,结合泵浦激光器控制优化设计方案,严格控制泵浦工作波长,提高泵浦效率。系统重复频率可以调整,平均功率稳定,单脉冲能量高,实现了免维护运行。