随着科技的进步,光纤激光器由于高功率、高亮度和高效率等优点广泛应用于医疗和军事等领域,成为新一代激光器的代表。掺镱光纤激光器在高功率输出方面具有巨大潜力,以镱为核心增益介质的特种光纤的制备则直接影响着高功率光纤激光器的输出性能。本论文对镱掺杂铝硅二元体系光纤进行材料表征性能和激光性能研究,同时结合理论方法对其进行微观结构计算,并与实验结果进行对比分析,为掺镱光纤材料本征特性提供理论解释。最后对镱铝硅光纤研究结果进行综合分析,为改进镱掺杂光纤的配方与制作工艺提供数据对比,并提供相应改进意见。本论文主要研究内容如下:(1)采用螯合物气相掺杂法制备双包层镱掺杂铝硅光纤,并介绍理论计算的研究方法,即采用分子动力学模拟淬火过程得到熔石英模型,基于密度泛函理论的第一性原理对模型进行结构优化。(2)采用理论与实验相结合的方法对镱铝硅光纤进行材料表征性能研究。实验中对光纤进行截面元素分布、折射率分布、吸收光谱等性能表征测试,结果表明纤芯中的元素掺杂浓度和折射率分布相对均匀,但吸收能力相对较弱。理论计算中,构建Yb-AlSi团簇模型并进行性质计算,从原子层面证实了Yb离子在光纤中存在价态为+3价,以及吸收波长在976 nm附近,同时说明理论计算的可行性。(3)自主搭建镱铝硅光纤激光器测试系统,对光纤激光进行性能研究。主要包括对光纤进行斜率效率、激光光谱、光束质量、输出激光稳定性等方面测试。研究结果表明,输出激光光谱很纯净,泵浦光吸收完全,未出现非线性效应,在最高功率下进行长时间稳定性考核过程中输出功率未出现明显下降现象,但激光输出效率低下,光束质量因子增大,说明光纤内出现模式竞争,此现象不利于高功率激光输出。