光纤激光器具有体积小、能量转化效率高、光束质量好及系统可靠稳定等优点,已经广泛应用于工业加工、国防和科研等领域。随着相关应用需求的发展,对光纤激光器输出功率和光束质量有了新的要求。与双包层光纤激光器相比,分布式侧面泵浦光纤激光器具有泵浦功率拓展能力强、热管理方便等优势。目前,侧面泵浦光纤激光器输出功率已达万瓦量级,其功率仍具有较大的拓展潜力。此外,侧面泵浦光纤一大优势就是易于实现多级分布式泵浦结构,该结构可以通过增加增益模块的数量来提升泵浦光注入能力,具有更强的功率拓展能力。但是关于近衍射极限输出侧面泵浦光纤激光器的研究报道极为有限,国内的相关研究几近空白。因此,论文着眼于近衍射极限输出多级分布式侧面泵浦光纤激光器研究,为优化激光器输出特性开展了系统的实验与理论研究。主要内容如下:1.对多级级联分布式侧面泵浦光纤振荡器的功率拓展能力进行了数值与实验验证。基于速率方程模型及现有分布式侧面泵浦光纤参数,着重分析受激拉曼散射（SRS）效应对于多级级联分布式侧面泵浦光纤振荡器的功率拓展限制。基于数值研究结果,设计并搭建了多级级联分布式侧面泵浦光纤振荡器实验平台。完成了三级和四级级联分布式侧面泵浦光纤振荡器的实验验证,分别获得了3 k W和4 k W量级激光输出。此外,还在四级级联分布式侧面泵浦光纤振荡器实验中观察到了模式不稳定性现象。2.为了优化输出激光光束质量,开展了近衍射极限输出级联分布式侧面泵浦光纤放大器实验研究。基于级联分布式侧面泵浦光纤激光器首次实现了2 k W近衍射极限输出,光束质量M~2～1.35。考虑到侧面泵浦光纤的弯曲受限,在实验中研究了光纤弯曲对侧面泵浦光纤激光器输出特性的影响。首次发现增大光纤弯曲直径,可以同时抑制激光器中的模式不稳定（TMI）效应和模间四波混频（IM-FWM）效应,这为优化光纤激光器输出特性提供了新的思路。3.基于主振荡器功率放大（MOPA）结构近衍射极限输出侧面泵浦光纤放大器,研究了种子光对激光器输出特性的影响。实验研究了种子光特性对激光器中受激拉曼散射、模间四波混频及模式不稳定性的影响。在四种不同类型的种子源注入时（功率小于70 W）,实验上都可以观察到拉曼光强度随种子功率降低而增强的现象。这也是首次在侧面泵浦光纤放大器中观察到“弱种子诱导拉曼增强”现象。为了揭示该现象的物理机理,基于侧面泵浦光纤激光器稳态速率方程模型开展了理论研究。数值研究结果表明在弱种子光条件下镱离子在拉曼波段的增益是导致激光器中拉曼光的增强的主要原因,尽管该部分增益远小于信号光波段获得的增益。数值研究结果还表明“弱种子诱导拉曼增强”现象只有在增益光纤掺杂浓度足够高的条件下才会发生。4.理论研究了泵浦方式对多级级联分布式泵浦光纤放大器中受激拉曼散射效应的影响,并进行了实验验证。推导了多级分布式泵浦结构中的受激拉曼散射阈值解析表达式,并数值研究了多级分布式泵浦结构中泵浦方式对受激拉曼散射效应的影响,解析计算结果与数值研究结果基本吻合。此外,基于二级级联分布式侧面泵浦光纤放大器进行了实验验证。实验研究结果表明各级子放大器后向泵浦时,最有利于受激拉曼散射效应的抑制。