近些年来，超短脉冲激光作为一种重要的激光光源，越来越成为物理学，光电子学，化学以及激光光谱学等学科对微观世界进行科学研究和揭示新的超快过程的重要手段。在激光材料领域，由于玻璃容易制成大尺寸，并具有高均匀性和高光透等特点，可制成大功率激光器，成为人们研究的热点。掺镱激光玻璃由于其能级结构和泵浦方式简单、发光谱宽、量子效率高等优点，有希望成为新一代的超短脉冲激光器的激光工作物质。由于掺镱硅酸盐和磷酸盐玻璃普遍具有脉宽较长，增益谱线尖锐，超短脉冲输出功率低等缺点，因此，为更好的满足超短脉冲激光器的工作要求，寻找高增益带宽的掺镱基质材料成为一项有意义的工作。同时，激光玻璃的发展也在推动着光纤领域的研究和进步，随着光子晶体光纤的诞生，人们开始尝试制备掺镱玻璃介质的光子晶体光纤，其优越的光学性质将使得掺镱光子晶体光纤成为制备超高功率激光器的理想介质。基于以上两个方面，本文开展了研究探索工作，论文主要研究成果如下：1.讨论了掺镱激光玻璃的系统组分选择，以氟磷玻璃为基质，熔制了一系列不同配方的掺镱氟磷玻璃。经过配方优化和性能测试，最终得到受激发射截面为1.62pm2，荧光寿命1.65ms，从而增益系数为2.67的玻璃样品，是实现大能量超短脉冲激光的理想材料，同时也是光子晶体光纤较好的芯棒材料。2.设计了两种结构的高双折射光子晶体光纤，即四大孔的单缺陷椭圆孔包层光子晶体光纤和六大孔的双缺陷椭圆孔包层光子晶体光纤，并分析了其色散特性，发现在椭圆孔包层的光子晶体光纤的纤芯附近增加四个和六个大圆孔能够提高其模式双折射值，同时四大孔结构的椭圆孔包层光子晶体光纤具有较大的x偏振模色散，因此可以将其应用于单偏振模的色散补偿。