2-5μm中红外激光波段涵盖了大气透射光谱和多种分子或官能团的特征光谱,在微创手术、环境监测、遥感、光谱学、军事武器等领域具有广阔的应用空间和发展潜力。在实现中红外激光的众多方案中,光纤激光光源凭借其宽增益谱、出众的散热能力、优异的光束质量、高的光-光转换效率和简单紧凑的结构等优点成为中红外激光的研究热点。伴随高亮度半导体激光器的成熟、光纤制备工艺的提升以及激光产生机制的深入研究,中红外光纤激光器已经取得了重要进展。但是,相比于可见光和近红外波段激光光源,低损耗、高效率中红外波段材料和光电元器件匮乏,从而限制了激光光源性能的指标提升。目前,研究人员重点研究了中红外光纤及光纤元件的制备、中红外光纤激光器性能指标的提升及其在时域、频谱等多个维度的调控。在连续波运转下,掺铒氟化物光纤激光器的平均输出功率已经达到了41.6 W;在脉冲工作条件下,掺铒氟化物光纤激光器可以获得飞秒超快激光输出。此外,研究人员也实现了宽调谐范围的中红外脉冲激光输出。但是,中红外光纤激光光源的性能指标和光场的多维度调控能力还难以满足实际应用需求。本文围绕高功率中红外激光光源的应用需求,重点开展了高功率中红外光纤在时域、频域和相干度等维度的光场调控技术研究,取得的主要研究结果如下:（1）基于金纳米材料可饱和吸收体,获得了2.8μm被动调Q掺铒氟化物光纤激光输出,并揭示了金纳米材料宽波段响应的物理机制和调控潜力。通过时域有限差分法（FDTD）仿真,验证了金纳米星材料的吸收截面可以通过改变尺寸和数量拓展到中红外光谱区域,并利用开孔Z扫描技术测量了金纳米星在2.8μm波段由表面等离激元共振引起的饱和吸收特性。在金纳米星结构的调制下,率先获得了2.8μm掺铒脉冲光纤激光器。由于金纳米材料的光学性能受其形状、尺寸的影响极大,为了进一步探索金纳米结构在中红外波段应用的可行性,我们研究了金纳米六边形结构在中红外波段的非线性光学响应。利用金纳米六边形结构薄膜,成功实现了2.8μm被动调Q光纤激光器。实验结果不仅可以加深对金纳米材料非线性光学行为的理解,还可以为可调谐光学器件的发展提供了更多的选择。（2）基于体布拉格光栅（VBG）和声光Q开关元件,实现了高功率、可调谐的主动调Q掺铒氟化物光纤激光输出。实验中搭建了基于声光Q开关的掺铒氟化物光纤激光器,研究了不同调制频率和入射泵浦功率条件下脉冲激光输出特性的演化,从而加深了对声光调Q脉冲机制的理解。实验获得了最大平均功率和最短脉宽分别为0.91 W和180 ns的脉冲激光,这是声光调Q的掺铒单模氟化物光纤激光器中获得的最高平均功率水平。开展了基于VBG元件掺铒氟化物光纤激光器光谱窄化及调谐研究工作,实验研究了不同泵浦功率下波长可调谐的光谱演化,获得了连续激光模式下最大的光谱连续调谐范围为132 nm（2715～2847 nm）。研究了声光Q开关和VBG元件共同调制的掺铒氟化物光纤激光器,脉冲激光模式下实现的光谱连续调谐范围高达122 nm（2718～2840 nm）,这是目前基于2.8μm掺铒氟化物脉冲光纤激光器报道的最宽的波长连续调谐范围。（3）采用放大级构型,实现了瓦级3μm波段高功率超荧光光纤光源,并揭示了其光谱动态演化机制。实验中搭建了掺铒氟化物光纤超荧光种子源,研究了不同泵浦功率下的超荧光光源的光谱动态演化过程,并从能级跃迁动力学角度出发详细地分析了光谱演化的机理。超荧光种子源获得的最大输出功率为0.224 W,对应的斜率效率为11%。随后在该种子源的基础上搭建了一级放大结构,获得的最大输出功率可达1.85 W,斜率效率为18.6%。对超荧光光源放大前后的光谱以及效率进行了比较,并作出了详细地解释。这是目前在3μm的超荧光光纤放大源中获得的最高功率输出水平。