高功率光纤激光器具有结构紧凑、输出光束质量好、光-光转换效率高、散热方便等优点，是未来先进激光器发展的趋势。光纤激光器因其具有诸多优点，受到了人们越来越多的关注，尤其是具有高峰值功率、高光束质量的超短脉冲光纤激光器，是近年来的研究热点。论文从理论和实验两方面对高功率掺镱光纤放大器进行了深入研究，结合实验室的条件做了以下工作:　　(1)从镱离子(Yb3+)的能级结构出发，分析了掺镱光纤的基本光谱特性。同时，分析了掺镱双包层光纤的基本结构以及光纤中的模式分布，并以光纤的模式竞争速率方程为基础，对光纤中的模式控制理论进行了讨论。　　(2)从麦克斯韦方程组出发，推导了掺杂光纤放大器中的脉冲传输方程，并对群速度色散和光纤的非线性效应（自相位调制、受激拉曼散射、受激布里渊散射等）进行了理论分析。　　(3)分别利用半导体可饱和吸收镜和非线性偏振旋转被动锁模皮秒光纤激光器作为种子源，搭建了三个放大器对每个种子进行放大，并对实验结果进行了对比分析。实验表明，种子的脉冲形状与光谱特性对放大演变具有重要的影响，对于光谱能量分布比较均匀的脉冲，在放大的过程中能够更好地抑制非线性效应。此外，光纤放大器的结构参数很大程度上决定了输出脉冲的特性。放大器的结构参数不同，其对脉冲变化的趋势以及程度的影响都不相同，前级放大器引起的脉冲变化，在后一级的放大中会产生急剧的非线性畸变叠加。因此，设计光纤放大器的时候应该综合考虑这些因素的影响。　　(4)利用输出中心波长为1064 nm，重复频率为27 MHz，输出平均功率为80 mW，3dB带宽为14 nm，脉冲宽度为50 ps的非线性偏振旋转被动锁模光纤激光器作为种子源。搭建了三级MOPA结构放大器，放大前对种子重复频率做了四倍频处理，并采用盘绕和拉锥光纤的方法对放大器中的光波模式进行控制，成功抑制了高阶模的功率输出，改善了放大器的输出光束质量，得到了重复频率为108 MHz、平均功率为102W的高峰值功率、高光束质量皮秒脉冲激光输出。该激光能够应用于产生高功率超宽谱宽超连续谱，因此具有很大的研究意义和应用价值。