随着第三代激光技术的快速发展，光纤激光器凭借其众多优势而受到广泛关注，而具有大模场面积的掺Yb³⁺双包层微结构光纤则是研制超大功率光纤激光器的理想增益介质。研制掺Yb³⁺双包层微结构光纤的核心包括纤芯材料的制备与光纤的拉制，并通过对其测试分析来提高光纤性能。本文采用非化学气相熔炼法制备了掺Yb³⁺纤芯材料并采用排布法拉制成光纤，同时分别对纤芯材料与光纤进行光谱特性研究，具体内容如下：首先，分析了掺Yb³⁺光纤激光器的国内外研究进展以及双包层微结构光纤激光器的应用前景，详细论述了掺Yb³⁺双包层微结构光纤的基本理论。其次，完成了纤芯材料配方的设计，包括玻璃基质与掺杂材料的配比设计以及镱离子的掺杂工艺设计，得到最佳的浓度配比，同时还研究了纤芯玻璃的制备工艺，并采用高温熔融法制备出了掺Yb³⁺纤芯材料。然后，为检测所制备的纤芯材料是否满足设计要求，对所制备的纤芯材料分别进行了物理特性与光谱特性测试，包括组分、密度、折射率、差热分析以及吸收光谱与荧光光谱等特性，分析了各种特性对光纤性能的影响，研究了纤芯材料的光谱特性参数与激光特性参数，以此用于改良配方，优化设计，并通过比较选取性能最好的玻璃样品作为纤芯材料。最后，分别完成了光纤端面结构设计，预制棒制备以及微结构光纤的拉制。其中，纤芯被设计为偏振态结构，以实现激光输出的相干合成，同时设计了双包层结构以提高泵浦光耦合效率，最终利用所制备的纤芯材料拉制出了结构良好的微结构光纤，进而研究了光纤的各种光学特性，包括对其荧光光谱、吸收损耗、数值孔径及光斑模式等特性进行了测试与分析。