自从1988年发明双包层光纤以来,光纤激光器成为国际光电子行业的热门研究课题,它以优越的性能和广泛的应用前景而成为第三代激光技术的代表。本文从理论和实验两方面对掺Yb³⁺双包层光纤激光器进行了深入研究,主要包括以下内容:（1）概述了光纤激光器国内外的研究进展和主要应用,指出了本课题研究的现实意义。（2）介绍了掺Yb³⁺光纤激光器的基本理论:描述了Yb³⁺离子的能级结构和光谱特性;分析了实验研究中常用的谐振腔:F-P腔和光纤光栅谐振腔的特性;根据速率方程组推导出掺Yb³⁺双包层光纤激光器的输出功率、斜率效率等表达式;通过数值模拟,研究了不同特性参量对激光器性能的影响,为光纤激光器实验设计提供了依据。（3）分别介绍了单包层光纤和双包层光纤的结构,分析它们的传输特性,讨论了内包层形状对泵浦光吸收效率的影响以及光纤长度对输出功率的影响。（4）介绍了作为泵浦源用的大功率激光二极管（LD）阵列结构及其特点,概述了端面泵浦和侧面泵浦的各种抽运方式以及它们的优缺点。（5）从分析高斯光束的变换入手,得到了基模高斯光束经过双透镜聚焦耦合系统时,系统参数的选择依据,并结合实验的具体情况,自行设计了一套耦合系统,获得了79%的耦合效率。（6）对自行设计的基于双透镜聚焦耦合系统的掺Yb³⁺双包层光纤激光器和基于光纤光栅的掺Yb³⁺双包层光纤激光器的输出特性进行实验研究,分别获得了25W和27W的激光输出,光-光转换效率分别为63%和67%。分析了实验中存在的问题,提出了改进意见。