掺Yb石英光纤激光器因具有高的输出功率和光-光转换效率,高的可靠性和好的光束质量以及体积小质量轻等优点,已经被广泛应用于太空探测、加速器以及核设施等领域。但是这些环境中存在的高能粒子辐照及核辐射会导致掺Yb石英光纤产生辐照诱导缺陷和损伤,降低掺Yb光纤的光学和激光性能,致使掺Yb光纤激光器的综合性能下降,甚至无激光输出,严重限制了高功率光纤激光器在低/高轨长寿命安全的运行。因此,必须提高掺Yb石英光纤的抗辐射性能。而揭示掺Yb石英光纤在高能粒子辐照下的光子暗化效应则是改善激光光纤抗辐射性能的首要科学问题。本论文中采用改进型化学气相沉积（MCVD）结合稀土离子气相掺杂技术制备了不同掺杂组分的石英光纤预制棒样品。通过分析吸收光谱、激发光谱和荧光光谱等确定样品中存在的本征缺陷,获得掺杂组分对本征缺陷的影响;通过分析拉曼光谱和EPMA等研究了掺杂组分对键价结构的影响。随后开展了地面模拟实验,使用Co⁶⁰γ射线对Al/Yb/Ce/F共掺石英预制棒样品进行不同辐照总剂量和剂量率的辐照试验。通过分析吸收光谱、光学带隙以及不同波长激发下的荧光光谱,获得辐照剂量和剂量率对辐照诱导缺陷的影响规律,并建立了Al/Yb/Ce/F共掺石英预制棒样品中缺陷结构随辐照总剂量变化的动态机理图。主要研究内容及结果如下:研究了掺杂组分对石英预制棒中本征缺陷、玻璃网络结构及键价等的影响。发现在铝硅酸盐预制棒样品中的掺杂组分与本征缺陷的组成密切相关,单掺Ce³⁺离子或单掺Yb³⁺离子都会导致明显的Al-OHC和Al-E’,若共掺Ce³⁺/Yb³⁺就能够有效抑制Al-OHC和Al E’色心两种本征缺陷的产生,此外F^-离子会取代玻璃网络中的桥氧导致Si-O键断裂,并会诱发Al-E’的产生以及少量的Al-OHC。Ce³⁺离子5d能级在Al/Yb/Ce/F共掺样品中发生能级分裂,而²F_5/2和²F_7/2之间的能量差仅在2200 cm^-1附近波动,不受掺杂组分的影响;Ce³⁺离子从5d激发态到4f能级的²F_2/7基态之间的电子跃迁过程存在时,会与ODC（Ⅱ）之间发生能量转移过程;ODC（Ⅱ）的荧光寿命受到掺杂组分的影响在0-25?s内波动;Ce³⁺离子和Yb³⁺离子存在于网络间隙中,会导致样品中玻璃网络聚合程度降低。研究了γ射线的辐照总剂量和剂量率对Al/Yb/Ce/F共掺石英预制棒样品中辐照诱导缺陷的影响。辐照诱导缺陷包含Al-OHC、Al-E’、NBOHC、STEX和E’等,其中Al-OHC的含量随着辐照总剂量的增加而增加,这是产生可见光部分附加损耗的主要原因;E’色心以及Ce³⁺离子和Yb²⁺离子的含量变化一致,都是先随着辐照总剂量的增加而增加,当总剂量超过50 krad（Si）时,上述三者的含量反而减小。这是由于辐照诱导E’色心在生成时需要消耗空穴,从而留下大量的电子,导致Ce⁴⁺+e?Ce³⁺和Yb³⁺+e?Yb²⁺两个反应向右偏移,当总剂量超过50 krad（Si）时,E’色心结构[≡Si?⁺Si≡]⁺或[≡Si?Al≡]捕获二次电子生成[≡Si-Si≡]和[≡Si?Al≡]^-结构,留下大量空穴,使上述两个反应向左偏移。样品的光学带隙随着辐照总剂量的增加而减小,这是由局域态非桥氧（NBO）的产生导致。分析荧光光谱发现NBOHC的含量随辐照总剂量的增加而增加。此外Ce³⁺离子与ODC（Ⅱ）、Yb³⁺和Al-OHC以及NBOHC与Yb³⁺离子、Al-OHC与Yb²⁺离子之间存在能量转移过程。