光纤激光器由于耦合效率高、光束质量好、转换效率高、散热性能好、结构紧凑等优点，在工业、科研和国防等领域有着越来越广泛的应用。随着光纤激光器输出功率的不断攀升，非线性效应和热损伤严重抑制了光纤激光器输出功率的进一步提升；作为光纤激光器的核心器件，大模场光纤对光纤激光器的激光性能起决定作用，包括斜率效率、光束质量和激光输出功率等。然而，大模场光纤的制备离不开大尺寸、高质量的掺杂石英玻璃棒。受制于材料，制备工艺，制备设备等因素，大尺寸掺杂石英玻璃芯棒制备受到限制，这也是限制大模场光纤发展的关键因素。本论文基于纳米多孔石英玻璃制备大尺寸高质量的掺Yb3+石英玻璃芯棒，进而拉制大芯径光纤。从掺杂石英玻璃芯棒制备技术，芯棒测试分析，掺杂离子浓度调控，折射率精确调控，激光性能测试到光束质量评价，以改进并优化基于纳米多孔石英玻璃的掺杂石英玻璃芯棒质量，提升光纤的光学性能，进而为大模场光纤激光器的研究打下基础。本文首先介绍了基于玻璃分相技术制备大尺寸高质量掺杂石英玻璃芯棒的详细流程，然后对芯棒制备过程中的关键工艺进行分析。基于高质量掺Yb3+石英玻璃芯棒的制备，拉制了掺Yb3+双包层光纤及掺Yb3+光子晶体光纤等多种光纤，并对所拉光纤的光学性能及激光特性进行测试分析。　　在掺 Yb3+石英玻璃芯棒制备方面，本文首先对纳米多孔石英玻璃的一些优良的物理和化学特性进行了详细的介绍。然后介绍了基于纳米多孔石英玻璃棒制备掺镱石英玻璃芯棒的方法，并重点分析了芯棒制备过程中几个重要环节，比如热处理分相，热酸浸析，除羟基，烧结工艺等等。通过对芯棒制备工艺的不断改进和完善，对除水烧结设备的升级，已经能够制备基于纳米多孔石英玻璃的性能优良的掺 Yb3+石英玻璃芯棒。　　在光纤制备方面，基于掺镱石英玻璃芯棒，首先制备了30/400μm和80/400μm两种规格的普通双包层光纤，都实现了激光输出，斜率效率最高达到72.8％。光纤长度最短只用了55 cm，纤芯均匀性非常好。其次，基于高质量的掺镱石英玻璃芯棒，制备了掺镱双包层光子晶体光纤，并得到了1035nm激光输出。再次，制备了Yb3+/Tb3+掺杂石英玻璃光纤，观察到了非常强的543 nm绿光。基于纳米多孔石英玻璃的Yb3+/Tb3+共掺石英玻璃光纤在实现绿光光纤激光方面具有很大潜力。　　纤芯折射率调控方面，大模场光纤纤芯直径增大以后，需要更小的纤芯数值孔径来维持较高的光束质量。因此，大芯径，高掺杂，低数值孔径的石英玻璃芯棒对实现大模场单模运转至关重要。基于纳米多孔石英玻璃芯棒，在高掺杂的情况下，同时引入F-和B3+两种离子调节掺杂石英玻璃芯棒的折射率。在保持Yb3+和Al3+高浓度掺杂的情况下，通过调节F-和B3+的含量，光纤纤芯与包层的折射率差值从0.006降到-0.002。