近年来中红外光纤激光器已经成为了国际上的研究热点。掺Tm3＋光纤激光器不仅具有光纤激光器结构简洁、效率高、光束质量好、操作方便等优点，而且因为其～2μm的激光波长处于一些重要分子的吸收带，能够被应用到军事、医疗、探测、科研等重要领域。本文从实现～2μm光纤激光器的器件化、提高光纤激光器的输出功率和转换效率、压缩激光脉冲宽度等方面对掺Tm3+光纤激光器进行了研究，目的是探索中红外光纤激光器的性能和提升其输出功率，为中红外光纤激光器的实用化和产品化提供理论和实验基础。　　 本论文首先对半导体激光器泵浦的掺Tm3+短光纤激光器的2μm激光输出特性进行了研究，在选用高掺杂浓度和大纤芯双包层掺Tm3+光纤的条件下，从7厘米长的光纤中获得了瓦级的2μm激光功率输出。同时，还研究了一些谐振腔参数如温度、输出镜耦合率、空气间隙等对激光器性能的影响，并分析了短光纤激光器的模式状态。　　 本论文然后对提升掺Tm3+光纤激光器的2μm激光输出功率进行了研究，主要通过改善泵浦源的耦合方式、优化谐振腔的结构参数、提高对光纤的冷却效果等研究了高功率光纤激光器的输出特性。在采用带尾纤输出的高功率激光二极管(LD)作为泵浦源，采用双端泵浦方式对高掺杂浓度的Tm3+光纤进行泵浦，并且有效冷却光纤的情况下，获得了超过70W的2μm激光输出。另外，还对该高功率光纤激光器的光谱特性、波长红移现象等进行了分析，并且提出了获得更高输出功率的方法。　　 其次，本论文研究了掺Tm3+光纤激光器在输出2μm激光时的自脉冲现象，分析了Tm3+光纤激光器中自脉冲现象的成因，建立了一个模型对不同谐振腔参数情况下的自脉冲现象进行了解释，并且提出了消除Tm3+光纤激光器中自脉冲现象的方法，即采用短腔法和低输出透过率的方法。　　 另外，本论文对高功率掺Tm3+光纤激光器的波长调谐进行了研究。利用一个2μm波长处的变反射率透镜，通过改变谐振腔的输出透过率，笔者实现了对掺Tm3+光纤激光器输出激光波长的宽范围调谐，单根光纤的调谐范围超过100nm，输出功率水平超过20 W。同时本文还对光纤的长度调谐进行了研究，结合长度调谐和透过率调谐，波长调谐范围可以达到240 nm。　　 最后，本文对掺Tm3+光纤激光器的被动调Q进行了实验研究，比较了不同光纤长度对输出脉冲特性的影响。在利用Cr2+：ZnSe晶体微片被动调制5～50cm掺Tm3+光纤时，获得了120 ns的脉冲宽度和高达530 kHz的重复频率。同时，本文还对脉冲能量和峰值功率进行了分析，并提出了提高脉冲能量和峰值功率的方法。