随着包层泵浦技术的出现,光纤激光器获得了里程碑式的发展。在保持光纤激光器高效率、高光束质量、可靠性好、结构紧凑及散热性好等优点的基础上,输出功率由毫瓦和瓦量级提升至百瓦甚至千瓦量级,大大扩展了光纤激光器的应用范围。掺Tm³⁺石英光纤可采用800nm附近的LD泵浦源,在³F₄→³H₆能级跃迁下产生2μm附近的激光输出,Tm ³⁺能级间存在的3H4,³H₆→³F₄ ,3F4交叉弛豫过程可以使激光器的量子效率接近2,从而可获得高效率的2μm激光源。2μm波段的激光处于人眼安全波段,在激光雷达、遥感及医学等领域有着广泛的应用前景,还可作为3⁵μm中红外OPO的泵浦源。2μm波段的掺Tm³⁺光纤激光器具有极高的研究价值。本论文研究的是利用LD包层泵浦的掺Tm ³⁺光纤激光器产生2μm附近的激光及其输出特性。论文从理论和实验两方面对掺Tm³⁺光纤激光器的输出特性进行了研究分析。首先根据强泵浦条件下光纤激光器的理论模型,分析了单、双程泵浦下光纤激光器的阈值和输出功率,对Tm³⁺能级在各种泵浦波长下的激光发射过程进行了分析,给出了掺Tm³⁺光纤激光器的速率方程。通过实验掌握了光纤端面处理及高效泵浦光耦合的关键技术,对LD、准直聚焦耦合镜和光纤的参数进行合理设计,建立了掺Tm³⁺光纤激光器实验平台,设计了测量光纤耦合效率和光纤吸收系数的实验,在F-P腔型下采用国产烽火光纤实验获得了效率达51%的2μm附近激光输出,并就光纤长度、温度及泵浦方式对输出激光波长的影响进行了相应的实验分析。最后采用刀口法测量输出激光束宽来计算激光光束的M2因子,对不同光纤弯曲直径下得到的激光器的输出光束质量、斜率效率及阈值泵浦功率进行了比较分析。