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晶体衍生光纤是一种将晶体（如:YAG晶体）作为纤芯材料,石英玻璃作为包层材料,利用特种光纤拉丝塔,采用熔芯法制备的一种用途广泛的新型光纤。在光纤制备的过程中,纤芯晶体材料处于熔融状态,石英包层处于软化状态,并包裹着熔融的纤芯晶体材料,在经过石墨炉加热系统后迅速冷却到室温,中间直接跨过了晶体材料的析晶温度点,减少了熔融晶体材料的异常析晶,最终拉制成晶体衍生光纤。从原理上来讲,只要找到熔点（软化温度）、折射率、膨胀系数等相匹配的纤芯材料和包层材料,就可以进行不同种类、不同特性以及满足不同需求的特种光纤制备。目前采用熔芯法制备的特种光纤已经广泛应用于激光器,光纤高温传感和半导体制造等领域。近年来,基于熔芯法制备的稀土离子掺杂的YAG晶体衍生光纤,因其本身所具有的低非线性效应、热导率高以及机械强度高等优点被广泛应用于单频光纤激光器等领域,成为当前的一个研究热点。目前,对晶体衍生光纤的研究主要集中在Yb3+、Ho3+、Tm3+等稀土离子掺杂的YAG晶体衍生光纤以及基于该光纤的激光器,而对Nd3+离子掺杂的YAG晶体衍生光纤的研究则相对较少。本文在前期研究的基础上,采用熔芯法和二次制备的方法制备了掺钕钇铝石榴石（Nd-doped Yttrium Aluminum Garnet,Nd:YAG）晶体衍生光纤。高掺杂浓度Nd:YAG晶体作为纤芯材料,高纯度石英玻璃作为包层材料,利用特种光纤拉丝塔在～2000℃时成功制备了高增益Nd:YAG晶体衍生特种光纤,并对其物理、光学特性进行了表征和研究。利用Nd:YAG晶体衍生特种光纤的高增益特性,设计了基于该光纤的DBR结构单频激光器,成功实现了1 μm和0.9μm单频激光输出。主要研究内容如下:1、简单介绍光纤拉制过程,采用1.9 at.%和2.5 at.%两种掺杂浓度的Nd:YAG晶体作为纤芯材料,选择合适浓度的Nd:YAG晶体作为纤芯材料,采用熔芯法和二次制备的方法制备Nd:YAG晶体衍生光纤,通过拉丝塔参数调整后,得到光纤的纤芯直径～10μm,包层直径为～125μm。并且未进行光纤涂覆,裸纤柔韧性和鲁棒性较好,其纤芯直径以及包层直径分别在125 μm±1 μm,10μm±1μm范围内变化。2、采用优化后的工艺进行光纤制备,并对其进行了表征。其中光纤的基本参数包括纤芯与包层直径,纤芯与包层折射率差,数值孔径等。并通过搭建小信号放大系统,对Nd:YAG晶体衍生光纤的单位长度增益进行了测量,其单位长度增益为1.12 dB/cm@915 nm。测量了光纤的荧光发射谱和吸收谱。通过1550 nm激光光源,测得传输损耗为8dB/m@1550nm。综上所述,所拉制的Nd:YAG晶体衍生光纤是一种非常理想的DBR短腔激光器的增益介质。3、在对光栅参数和Nd:YAG晶体衍生光纤等相关参数进行实验研究之后,使用9 mm长Nd:YAG晶体衍生光纤作为增益介质,并通过多次测试,选定输出光栅的中心波长为1064.53nm,反射率分别是99%和77.8%的HI 1060光纤作为输出光栅,并最终获得了 1064.53nm的单频激光输出。4、使用6 mm长Nd:YAG晶体衍生光纤作为增益介质,光栅中心波长为915.3 nm,反射率分别为99%的HI 1060光栅、95%的PM 980光栅,获得了 915 nm单频激光输出。Nd:YAG晶体衍生光纤在890 nm-910 nm有荧光,并相较掺钕石英光纤向短波方向蓝移。有利于获得更短波长的单频激光输出。并且利用TEC制冷装置对基于Nd:YAG晶体衍生光纤的915 nm光纤激光器低温特性进行了前瞻性的研究,对0℃、-10℃、-20℃三个温度下的激光运转状态进行了测量,其结果表明低温下其在880 nm-940 nm波段内荧光发射谱增强,说明其在880 nm-940nm波段内随着温度下降,其增益呈上升趋势,这有利于提高915 nm Nd:YAG晶体衍生光纤激光器的输出功率。主要创新点如下:1、通过MIT法与二次制备相结合的方法,改进工艺,制备了高掺杂浓度的Nd:YAG晶体衍生光纤,并对高掺杂浓度的Nd:YAG晶体衍生光纤进行了系统表征。2、利用9 mm长的Nd:YAG晶体衍生光纤作为增益光纤,采用DBR结构,实现了 1064 nm单频激光输出,基于YAG晶体衍生光纤低受激布里渊散射阈值特性,Nd:YAG晶体衍生光纤可作为1064 nm单频高功率激光器的增益介质。3、利用6 mm长的Nd:YAG晶体衍生光纤作为增益光纤,采用DBR结构,实现了 915 nm单频激光输出,这是基于该光纤首次在915 nm实现单频激光输出。实验结果表明Nd:YAG晶体衍生光纤在890 nm-920 nm波段单频激光潜力,是一种有潜力的近红外单频光纤激光器增益介质。利用TEC制冷系统,对基于Nd:YAG晶体衍生光纤的DBR腔型激光器在低温下880 nm-940 nm波段的输出特性进行研究,为在低温状态下Nd:YAG晶体衍生光纤的研究奠定了基础。