1.5μm波段光纤激光具有人眼安全、探测距离远和抗干扰能力强等优势,已逐渐成为激光雷达、测距测风、空间光通信和光纤传感等技术的重要激光光源,因此受到科研界和产业界的广泛关注。铒镱共掺光纤作为1.5μm波段光纤激光器重要增益材料,是实现1.5μm波段高功率、高能量和高光束质量激光输出的关键。国内在铒镱共掺光纤方面的研究起步较晚,严重制约我国相关领域的技术进步及其在军事领域的应用。本论文围绕铒镱共掺光纤制备及其放大性能开展相关研究,实现了高功率、高效率1550 nm激光输出和扩展L波段宽带放大。本文主要研究内容如下:本文研究了基于MCVD的铒镱共掺预制棒制备工艺。通过采用预坍缩、反向沉积、调整POCl3/Si Cl4流量比例和折射率剖面中心凹陷调控技术,制备出P2O5含量达到13.26 mol%的10/125多模铒镱共掺光纤。自主搭建了激光测试平台,实现了中心波长为1550 nm的5 W连续激光输出,斜率效率达到41.2%。大模场光纤是提高光纤热损伤阈值、非线性阈值和激光损伤阈值的重要方案。本文开展了台阶结构铒镱共掺单模光纤和大模场光纤的相关理论仿真和制备研究。采用多趟沉积工艺,实现了台阶结构的铒镱共掺10/125单模和25/300大模场光纤,纤芯数值孔径分别为0.11和0.1。基于自主研发的铒镱共掺单模光纤搭建了全光纤结构激光放大器,实现了中心波长为1550 nm的6.55 W连续激光输出,斜率效率达到41.8%。基于自主研发的铒镱共掺单模光纤和大模场光纤搭建了全光纤结构两级放大测试平台,实现了中心波长为1550 nm的85.4 W连续激光功率输出,斜率效率达到48.4%。保偏1.5μm光纤激光器在相干光通信、测风雷达和光纤传感等领域具有十分重要的应用,制备出性能优良的保偏铒镱共掺光纤是实现1.5μm保偏光纤激光器的关键。本文通过理论仿真研究了应力区直径、位置与熊猫保偏光纤应力双折射的关系,以及25/300保偏光纤台阶结构畸变对光纤应力双折射的影响。采用打孔组合工艺制备出10/128与25/300两种型号的保偏光纤。其中,10/128型号保偏光纤模式双折射为1.319×10-4,偏振消光比达24 d B@5 m,基于自主搭建的激光放大测试平台,实现了中心波长为1550 nm的5.8 W连续激光输出,斜率效率达到35.96%。25/300保偏铒镱光纤模式双折射为1.55×10-4,偏振消光比为17 d B@5 m,基于自主搭建的激光放大测试平台,实现了中心波长为1550 nm的16.8 W激光输出,斜率效率达到31.5%。随着5G的升级换代,以及云计算、物联网和短视频的发展,对光纤通信系传输容量的需求呈现指数型增长,现有密集波分复用通信系统面临巨大的扩容压力。扩展放大器的增益带宽是提升现有通信系统传输容量最直接、最有效的方案。本文基于铒镱共掺光纤开展了扩展L波段放大带宽相关研究。分别测试了Er3+的发射谱、信号激发态吸收截面和荧光寿命。基于自主搭建的扩展L波段放大测试平台,铒镱共掺光纤将传统掺铒光纤20 d B增益最大波长由1610 nm扩展到了1623 nm,且最大噪声指数低于6.1 d B,研究结果表明铒镱共掺光纤在扩展L波段增益带宽和提升传输容量方面具有巨大潜力,为缓解“容量危机”提供了新的解决方案。