～2μm激光波段是“人眼安全”波段，在大气监测、医疗手术、激光雷达、国防安全和遥感等领域具有广泛应用前景。单频光纤激光器的优点有较窄的输出光谱线宽、较低的噪声、较长的相干长度，在高精度光谱测量、原子捕获、相干光通信等领域受到了广泛的关注。单频激光输出可以通过超短腔实现，该方法需采用短长度的激光光纤，因此要求光纤具有较高的稀土离子掺杂浓度、较大的增益。本论文以研发2μm掺铥锗酸盐单频激光光纤为目的，采用氟化物对掺铥的锗酸盐玻璃基质组分进行了优化，研究和分析了氟化物改性掺铥锗酸盐玻璃的热稳定性及光学性质，包层玻璃的组分及光学性质。　　本论文共包括五章，第一章是绪论，第二章是实验方法和理论计算，第三章是氟化物对Tm3+离子2μm光谱性质影响，第四章是含氟锗酸盐玻璃光谱性质的研究，第五章是高光学质量掺Tm3+锗酸盐玻璃和包层玻璃的熔制和性质研究，第六章是结论。　　论文第一章为绪论部分，主要介绍了激光的基本原理，激光玻璃以及光纤激光器的基本知识和发展历史。其次介绍了2μm激光和单频光纤激光器的应用和发展，进而提出了本文的研究内容及研究思路。　　论文第二章介绍了玻璃和光纤的制备方法与工艺以及玻璃材料性能测试表征的方法、光谱分析计算的基本理论。　　论文第三章研究分析了氟化物对Tm3+离子2μm光谱性质影响。研究了在808nm半导体激光器泵浦下，PbF2含量对5wt％Tm2O3掺杂的锗酸盐玻璃2μm荧光性能的影响。结果表明，随着PbF2浓度增加，锗酸盐玻璃2μm荧光强度不断增强，相比于未掺入氟化物的锗酸盐玻璃，掺杂5mol％PbF2的锗酸盐玻璃2μm荧光强度增加近一倍，同时该样品ΔT＞240℃，抗析晶实验以及XRD测试结果表明该玻璃在软化温度附近也保持良好的热稳定性，有利于拉制光纤。随着PbF2含量的提高，锗酸盐玻璃-OH含量下降，当掺入5mol％的PbF2时，αOH可以降至0.33cm-1;3F4的荧光寿命从0.33ms提高至1.55ms。研究表明，掺入5mol％PbF2达到良好的除水效果，并提高了锗酸盐玻璃～2μm的荧光强度和3F4能级的荧光寿命，有利于～2μm激光的产生。　　第四章是在第三章的研究基础上，确定了锗酸盐玻璃的基质组分:55GeO2-15PbO-5PbF2-10BaO-10ZnO-5K2O(mol％)，研究了Tm2O3含量对含氟锗酸盐玻璃热学和光谱性能的影响。首先分析了玻璃的羟基含量和热学性质，该玻璃羟基含量低(αOH=0.19～0.51cm-1)，并且随Tm3+掺杂浓度增加，其抗析晶性能变好，这有利于实现稀土离子高浓度掺杂。其次研究分析了不同Tm3+掺杂浓度下的含氟锗酸盐玻璃荧光光谱和3F4能级的荧光衰减特性当Tm2O3为5wt％的掺杂浓度时，荧光强度在1915nm处最强，峰值发射截面为5.84×10-21cm2，3F4能级荧光寿命为2.21ms。表明该掺铥含氟锗酸盐玻璃可以实现高浓度稀土离子掺杂，同时保持优良的抗析晶性能和光谱性质，是一种潜在的2μm单频激光器增益材料。　　第五章围绕实现2μm单频光纤激光，设计了纤芯、包层玻璃配方，研究了纤芯、包层玻璃的光学性质及热学性能，测试了芯棒玻璃的光谱参数和折射率，以及包层玻璃的折射率，并探索了预制棒制备、光纤拉制等多项关键技术。纤芯Tm3+离子掺杂浓度为7.3×10-20ions/cm3;荧光强度在1888nm处最强，峰值发射截面为5.27×10-21cm2;羟基含量低(αOH=0.28cm-1);3F4能级荧光寿命长，为2.34ms。内包层玻璃通过微调纤芯组分获得，设计思路为:在纤芯玻璃组分基础上，通过去除PbF2加入SiO2降低玻璃的折射率。最终确定内包层玻璃组分为:47.5GeO2-7.5SiO2-20PbO-10BaO-10ZnO-5K2O(mol％)，外包层玻璃为采购的商业光学玻璃ZF51。该锗酸盐玻璃纤芯和内外包层满足折射率参数匹配条件，并采用管棒法和堆垛法成功制备了芯层/内包层/外包层直径比为9/27/125μm的掺Tm3+双包层锗酸盐玻璃单模光纤。　　最后是论文的结论部分，总结了本课题的主要结果和创新点，同时也指出了不足，并提出了对今后工作的展望。