华中科技大学物理学院引力中心正在开展用于星间激光测距的高功率窄线宽激光器研究,该项目对卫星重力测量以及空间引力波探测有着重要的意义。对于这种长距离的星间高精度位移测量实验而言,必须考虑到激光传输过程中的损耗问题,因此需要采用高功率的激光源。目前常用的高功率窄线宽星载激光器主要采用主振荡二级放大结构（Master Oscillator Power Amplifier（MOPA））,针对基于1064 nm波段的星间激光测距,我们计划选用的MOPA结构激光系统主要包含作为种子激光的窄线宽固体激光器和掺Yb³⁺光纤放大器。固体激光器用于产生低噪声、光束质量优良的窄线宽种子信号光,而掺Yb³⁺光纤放大器主要作用是对固体激光器出射的信号光进行两级放大,该结构激光器的顺利研制能够为空间精密光学测量提供重要的技术支持。本论文的工作目的是研制用于1064 nm波段的高功率全光纤掺Yb³⁺放大器,主要从理论和实验两个方面研究其特性。论文结构主要包括:高功率掺Yb³⁺光纤放大器发展背景的回顾,双包层掺Yb³⁺光纤放大器理论基础的详细阐述,光纤放大器放大特性的数值仿真分析,设计并在实验中搭建了一套完整的保偏光纤放大器光路,并对其进行了测试。文章中介绍了用于掺杂光纤放大器的数值仿真理论,采用MATLAB软件程序对掺Yb³⁺光纤放大器进行了模拟仿真与设计。考虑到光纤中放大的自发辐射（amplified spontaneous emission（ASE））噪声的影响,我们把光纤放大光路的设计分为两级放大:一级放大和二级放大,并且在一级放大的后端加上一个窄带宽的光纤滤波器,目的是抑制ASE造成的放大后信噪比下降的问题。基于仿真设计结果,我们搭建了一套全光纤的1064 nm掺Yb³⁺放大系统。当光纤中功率过高时可能会出现受激布里渊散射（stimulated Brillouin scattering（SBS））,返回的斯托克斯光会影响整体光路稳定性。因此,我们从理论上进行了计算,并在实验中进行了测试。实验结果显示,放大光路中存在布里渊散射的现象,但是并未观测到明显的SBS现象,符合理论计算预期。之后我们又搭建了一套温度控制系统,对增益光纤进行温度控制,抑制光纤热效应对光纤放大的影响。