单模光纤激光具有高转换效率、高光束质量、以及结构紧凑、热管理方便等独特优点,在地球科学、原子分子物理、工业加工等领域展现了丰富的应用前景。最新研究表明,大模场光纤中受激拉曼散射效应（SRS）会导致信号光模式退化,限制高光束质量光纤激光输出功率的进一步提升。作为高功率光纤激光领域的研究热点之一,目前关于大模场光纤中SRS导致模式退化的实验表述和抑制手段不够完备、理论解释有待进一步完善,厘清相关的物理机制、发展相应的抑制策略对实现高功率高光束质量光纤激光系统功率提升具有重要意义。为此,本文对大模场光纤中SRS导致模式退化开展了系统的理论及实验研究,揭示了大模场光纤中SRS导致模式退化的物理机制、完善了相关的实验表述和抑制手段,并提出了高功率高光束质量光纤激光系统的理论设计方案,为高光束质量光纤激光输出功率的进一步提升提供支撑。本文的主要研究工作与成果:建立了描述大模场光纤中SRS导致模式退化的新理论模型,揭示了大模场光纤中SRS导致模式退化的物理机制是纤芯泵浦拉曼效应。通过考虑光场横向二维分布,将纤芯泵浦拉曼效应与经典理论模型相耦合,建立了 SRS导致模式退化的新理论模型。理论研究表明在纤芯泵浦拉曼效应和信号光之间的模间混频效应共同作用下,大模场光纤中SRS会导致能量单向不可逆地从信号光基模耦合至信号光高阶模,造成信号光模式退化,仿真结果与实验现象吻合。此外,理论研究结果同时表明,非保偏光纤激光系统中,由于偏振模色散的作用,SRS导致模式退化的阈值拉曼光功率占比高于保偏光纤激光系统,准确预测和解释了相关实验现象。开展了大模场保偏与非保偏光纤激光系统中SRS导致模式退化的实验研究,丰富和完善了 SRS导致模式退化的物理表征,同时为理论研究提供了实验支撑。研究结果表明:SRS导致模式退化发生时能量单向不可逆地从信号光基模耦合至信号光高阶模,同时拉曼光出现光束净化,该过程为准静态过程。相比于保偏光纤激光系统,非保偏光纤激光系统中SRS导致模式退化发生时的拉曼光功率占比更高。由于SRS导致的模式退化主要发生在激光系统末端,SRS导致模式退化不会改变系统的偏振特性。SRS导致模式退化发生时,还会引发其他非线性效应,主要为模间四波混频（IM-FWM）和交叉相位调制引起的调制不稳定性（XPM-MI）。开展了 SRS导致模式退化的抑制技术的理论及实验研究,为SRS导致模式退化抑制策略的发展提供了启发。理论研究表明,抑制SRS导致的模式退化可通过抑制SRS、“拉曼增益裁剪”和将高阶模式泄漏至光纤外来实现。弯曲滤模对纤芯泵浦拉曼效应影响有限,且弯曲后信号光基模与信号光高阶模式间依旧存在模间混频效应,因此弯曲滤模无法用来抑制SRS导致的模式退化。实验研究结果表明,弯曲滤模无法抑制SRS导致的模式退化,与理论研究结果相吻合。通过增大模场面积、使用拉曼抑制光栅以及利用两者的组合抑制策略,SRS及SRS引起的模式退化能得到有效抑制,且组合抑制策略表现出优异的抑制性能。建立了考虑热致横向模式不稳定（TMI）和SRS导致模式退化效应的高光束质量激光模式退化理论模型。研究了光纤激光器特征参数对高光束质量光纤激光输出模式退化功率阈值的影响。仿真结果表明,高光束质量光纤激光系统中各结构参数对SRS和TMI的阈值影响往往相反。需要不断地迭代优化各结构参数,寻找系统的最佳设计参数。通过参数优化,提出了有望实现10 kW激光输出的高功率高光束质量光纤激光系统的理论设计方案。本文的主要创新点:基于局域模式耦合理论和模式分解算法,提出了大模场光纤中SRS导致模式退化的新理论模型,解决了现有理论模型无法考虑光场二维横向分布及演化的问题,成功解释并预测了 SRS导致模式退化的物理现象,揭示了大模场光纤中SRS导致准静态模式退化的物理本质是纤芯泵浦拉曼效应,对高光束质量光纤激光的发展具有重要意义。提出了基于光斑分析的量化评价方法,首次对SRS导致模式退化的阈值特性、偏振特性、模式特性以及光谱演化特性进行了系统实验研究,丰富和完善了 SRS导致模式退化的物理表征,大幅提升了学术界对于SRS导致模式退化的物理认知,获得了国内外同行的广泛认可,为理论研究和物理机制揭示提供了有力的实验支撑。解释了弯曲滤模无法抑制SRS导致模式退化的物理原因,深化了 SRS导致模式退化抑制技术的物理认知,提出了基于拉曼抑制光栅和大模场光纤的组合抑制技术,解决了拉曼抑制与模式控制难题,将SRS导致模式退化阈值提升了40%,为相关抑制策略的发展提供了启发。建立了同时考虑热致横向模式不稳定（TMI）和SRS导致模式退化效应的高光束质量激光系统模式退化理论模型,克服了 TMI抑制和SRS导致模式退化抑制难以同时兼顾的难题,设计了有望实现10 kW激光输出的高功率高光束质量光纤激光系统,为高功率激光技术提供重要指导。