掺铥双包层光纤激光器采用包层泵浦技术对Tm³⁺掺杂增益光纤进行抽运,能够实现大功率的2μm波段的激光输出,因而受到广泛关注。2μm波段处于人眼安全波段,在工业、军事以及医疗方面有重要的应用,还可以作为3⁵μm激光器的泵浦光。因此2μm掺铥双包层激光器具有极高的研究价值。本文首先从铥离子能级结构的研究出发,分析了³H₆→³H₄泵浦方式下激光产生的具体过程,对其进行了深入的数值分析,得到了增益光纤中前后向泵浦光、信号光的传输分布,并且计算了理论上光纤的最佳长度。而后对激光器的耦合系统进行了设计,得到了透镜组的一个合适比例。在这些理论研究基础上,我们确定了实验方案和相关关键器件,包括泵浦源、非球面透镜组、双色镜等,搭建了光纤测试平台以及掺铥双包层光纤激光器平台,完成了光纤吸收系数的测量,通过实验决定了最佳光纤长度,对不同光纤长度下的输出激光进行了斜率效率的对比,并且最终获得了中心波长为1909nm,激光线宽为10nm,最大功率为7.4W的连续激光输出,阈值为2.5W,斜率效率为35.8%。最后对实验方案进行了改进,在光纤上刻入布拉格光栅加强谐振腔的效果并起到选频的作用,为今后的实验提出了一些改进方案。