2μm掺铥光纤激光器不仅具有光纤激光器的诸多优点,如体积小、光束质量好、抗干扰能力强、散热好和易调谐等,同时其输出的2μm波段可广泛应用于医疗、军事、科研和探测等领域。本文的研究以理论模拟为基础,主要通过实验的方法获得2μm激光的高功率输出。文章首先根据铥离子的速率方程和功率传输方程,数值模拟了铥离子掺杂浓度、掺杂光纤长度和腔镜反射率等参数对激光器工作特性的影响。模拟结果显示：存在一个最合适的光纤长度和离子掺杂浓度值,使2μm激光器的输出效率最高；同时激光器的前腔镜应对泵浦光高透,对信号激光高反；后腔镜应对泵浦光高反,对信号激光高透。基于此,本文进行了2μm高功率掺铥光纤激光器的实验,实验过程主要分为两步。第一步用来获得稳定的2μm激光输出,谐振腔镜为两个光纤光栅,泵浦耦合方式为光纤端面直接熔接耦合。实验采用长20m的掺铥光纤,当泵浦电流为50A时,最终获得11.25W的激光输出,其中谱线宽度为5nm。第二部分将此激光作为信号光,通过逐步增大泵浦功率的方式对其进行放大。实验设计了合理有效的散热装置对增益光纤进行散热,熔接三个泵浦模块时测得每个模块的电流为46A时,激光器的输出功率为36W。其中,前级信号光的泵浦电流加至40A,输出功率为4.83W。