光纤激光器具备较高的光光转换效率,体积小,灵活性高,散热好,输出光束质量高,稳定性高,适宜在高功率下使用等优点,在加工、医学、军事等方面有着巨大的应用前景。光纤合束器是研发光纤激光器的关键器件之一,它是无源器件,可以使得功率定向传输,在高功率全纤化激光器中扮演着重要的角色。因为其是利用光纤制作的器件,可以通过熔接的方式和其他器件连接,构成了目前研究热度极高的全光纤结构的激光器。本文对光纤合束器的制作工艺及其在超短脉冲MOPA结构激光放大器中的应用进行了理论和实验上的研究,主要工作包括以下几个方面:1、简述论文研究的背景及意义,介绍光纤激光器的泵浦耦合技术,包括侧面泵浦和端面泵浦等,并介绍光纤合束器国内外研究现状及其应用。2、介绍光纤合束器的制作理论:1)对于输入光纤的数目N有一定的要求,需要满足一定的条件;2)为使泵浦光能够高效的耦合进双包层光纤中,合束器的制作需要满足亮度守恒定理;3)光纤合束器的制作还需要满足绝热拉锥条件,绝热拉锥条件是设计足够长的拉锥过渡区域以保证拉锥的角度足够小;4)当模场是近似于高斯函数分布时,光纤合束器的熔接损耗可以由模场直径估算;3、简要说明所制作的光纤合束器的分类,并介绍双包层光纤及保偏光纤的特征;对于基于毛细套管法的光纤合束器的制作方法进行了实验研究,包括光纤组束过程,利用3Sae TMS系列的光纤拉锥平台对光纤组束的拉锥过程,在线切割过程,利用Vytran熔接机熔接,涂覆等。并对采用上述方法制作的光纤合束器进行测试,分别利用30 W和50 W的915 nm半导体激光泵浦源(LD)对(2+1)×1、(6+1)×1、7×1型光纤合束器的泵浦光纤进行测试,其中(2+1)×1型光纤合束器单臂可承受25 W,传输效率83%;(6+1)×1、7×1型光纤合束器单臂可承受50 W,传输效率91%。4、介绍被动锁模技术以及光纤激光器的基本理论,包括泵浦源的激励方式,实现光放大的必要条件及速率方程等,并理论分析了光纤激光器的锁模原理;介绍锁模光纤激光器以及MOPA型结构的光纤放大器的发展现状,实验搭建基于SESAM锁模方式的直线腔型结构的光纤激光器,该激光器利用光纤光栅、976/1064-WDM,单模掺镱光纤、分束器(OC)和SESAM五种光纤器件,获得重复频率为18.01 MHz,中心波长为1064.17 nm,光谱3dB带宽为1.46 nm,脉冲宽度为17 ps,激光功率为7.9 mW的超短脉冲激光,并搭建锁模激光器样机,样机的尺寸为200 mm*100 mm*30 mm;利用该激光器作为光源搭建MOPA结构放大器,实现功率放大,并将制作的(2+1)×1型光纤合束器和(6+1)×1型光纤合束器应用于其中。利用长约3 m的10/130μm的大模场双包层掺镱光纤及长约5 m的25/250μm大模场双包层掺镱光纤实现两级功率放大,得到平均功率为14.47W,峰值功率为39 kW的超短脉冲激光输出,并将上述实验装置制成光纤激光器样机。