近年来,随着高功率光纤材料、器件以及高亮度半导体激光器的快速发展,高功率光纤激光器输出功率得到了极大的提升。由于其紧凑的结构,良好的热管理,较高的电光效率,优异的光束质量等优点被广泛用于工业、国防领域。但是在光纤激光器中,较低阈值的光学非线性效应(受激布利渊散射、受激拉曼散射、四波混频效应、模式不稳定性等)限制了单纤功率的进一步提升。光纤功率合成技术(光谱合成和相干合成)的出现,为光纤激光系统突破更高功率激光输出提供了一个可行的方案。功率合成需要光纤激光器子束具有窄线宽、高光束质量和线偏振等特点。因此高功率窄线宽激光器的研究近年来成为光纤激光器的研究热点。对于高功率窄线宽光纤激光器来说,受激布利渊散射是阈值最低的非线性效应,如何进行有效抑制成为了高功率窄线宽光纤激光器功率提升的核心问题。随着新型光纤激光种子源的应用,特别是基于相位调制的光纤种子源,在保持窄线宽输出条件下,有效抑制系统中的受激布利渊散射效应,激光功率输出得到了极大提升。然而我们在实验中发现放大器中存在着传统振荡器才存在的自脉冲现象,且有着明显的阈值特性。这些高峰值功率的随机自脉冲严重威胁着高功率光纤系统的安全,限制了激光功率的进一步提升。本文对高功率窄线宽光纤激光放大器的自脉冲效应进行了系统地理论和实验研究,分析了其起源机理,提出了两种自脉冲抑制方法,有效抑制了系统中的自脉冲效应,实现了更高功率的窄线宽激光输出。本文首先对功率合成技术的发展现状进行了详细介绍,阐明了现阶段对高功率窄线宽光纤激光放大器进一步研究的迫切现实需求。讨论了基于不同窄线宽种子源技术的窄线宽光纤激光器的研究进展,分析了各自的特点以及应用场景。重点分析了基于相位调制的窄线宽种子源在实现高功率窄线宽激光输出的优势。对传统光纤激光器中的自脉冲效应进行了回顾和分析,提出了研究高功率窄线宽光纤激光放大器中的自脉冲效应起源机理及其抑制技术的必要性。理论推导了高功率光纤激光放大器中受激布利渊散射过程的含时耦合波方程,并优化了方程组离散化数值计算方法,为后续自脉冲机理的分析提供了有力的理论支撑。介绍了相位调制的基本原理,针对白噪声相位调制,计算了展宽光谱的精细结构,并提出了光谱尖峰极大降低受激布利渊散射阈值甚至产生自脉冲的猜测。进一步的理论计算结果表明,自脉冲的本质是高阶斯托克斯光脉冲。实验研究了高功率光纤激光放大器中的自脉冲时域特性。实验结果初步验证了自脉冲的起源来自于受激布利渊散射过程,与理论结果符合地很好。通过长距离被动光纤的实验,进一步验证自脉冲的本质是高阶斯托克斯光脉冲。通过理论和实验的研究,揭示了高功率光纤放大器中自脉冲形成机理,为高功率光纤放大器内自脉冲抑制方法提供了依据。为有效抑制高功率窄线宽光纤放大器中的自脉冲效应,我们提出了级联相位调制的方法和并联相位调制的方法。理论讨论了级联相位调制抑制受激布利渊散射脉冲以提高受激布利渊散射阈值的基本原理。实验验证了级联相位调制抑制自脉冲的有效性。进行了基于级联相位调制的窄线宽高功率光纤激光器实验研究,实现了 2.4 kW功率输出,光谱线宽0.15 nm。同时通过采用新的模式不稳定抑制方案,实现了 3.5 kW的功率输出,光谱线宽为0.38 nm(功率输出3 kW,光谱线宽为0.18 nm)。我们实现的激光功率输出及线宽控制均达到了目前国内外先进的水平,该方法在抑制非线性效应方面有着巨大的优势。理论分析了并联相位调制抑制受激布利渊散射的基本原理,在长距离被动光纤中研究了抑制受激布利渊散射的有效性。进行了基于并联相位调制的高功率窄线宽光纤激光放大器研究。通过调节双臂的功率比实现激光输出线宽的调节。在放大过程中,相比较于光纤激光振荡器种子源以及窄线宽超荧光种子源,线宽展宽得到了有效抑制。最终实现了2.4 kW激光输出,光谱半高宽约为0.15 nm。并联相位调制方法很好地抑制了受激布利渊散射、受激拉曼散射以及四波混频等非线性效应。