本论文将从理论和实验两方面对高功率连续波掺镱双包层光纤激光器进行研究.第一章综述了与本论文有关的四方面的内容.首先是介绍了稀土掺杂光纤激光器的发展历史,然后阐述了双包层光纤的原理、拉制,并对各种包层泵浦方法及双包层光纤激光器的特点进行了总结.在第三部分中评述了高功率光纤激光的研究现状和新发展,最后给出了双包层光纤激光器在通信、工业、军事和倍频中的应用.在第二章中,首先以光子平衡模型为基础,推导出了双包层光纤激光器输出功率表达式.然后详细研究了纤芯参数和内包层参数对光纤激光器输出功率的影响.第三章对双包层光纤激光器进行了实验研究,主要内容有1、选用矩形内包层掺Yb<3+>双包层光纤,采用基本的F-P腔型,用尾纤输出915nm的半导体激光器端面泵浦双包层光纤,实现了波长为1110nm、功率近5W、光束质量接近衍射极限的连续激光输出,斜率效率约为43.6﹪.2、采用两个不同输出波长的半导体激光器泵浦同一掺Yb的石英双包层光纤.得到半导体激光器在不同工作条件下的平均有效吸收系数.考虑到泵浦光的波长特性,对光纤激光器通常的F-P腔型稍加改变,研制出20W光纤激光器实用化样机.3、对国产掺镱双包层光纤的荧光特性和激光特性进行了研究.端面泵浦6m国产光纤,获得了波长为1083nm的32W连续激光输出,斜率效率约为64﹪.4、研究了光纤长度对双包层光纤激光器输出特性的影响,发现对于掺镱双包层光纤,存在一个最佳的光纤长度.观测到激光波长随光纤长度的变化关系,实验中,激光峰值波长随光纤长度的变化率约为0.25nm/m.在第四章中,实现了双包层光纤激光器的百瓦级功率输出.首先采用空间滤波器滤除泵浦光束中杂散光,同时也使其光束质量也得到改善,然后采用特殊设计非球面透镜对泵浦光束进行聚集.在第五章中研究了高功率双包层光纤激光器的温度问题,通过求解关于双包层光纤的温度稳态分布方程,推导出双包层光纤横截面内的温度分布公式.依据该公式,对在不同冷却条件下、不同参数的高功率双包层光纤激光器的温度进行了模拟计算.结果表明,通过对光纤进行强制冷却,将会显著增大激光转换效率和激光功率.