光纤激光器光谱组束是突破光纤激光器单模单纤功率限制的有效方法。通过色散元件,将具有一定波长差的组束激光合成为一束激光,沿同一方向传输。光谱组束功率为参与组束的激光功率之和,光束质量与单个光束的光束质量相同,无需相位调制,工程实现难度较低。本文对光纤激光器外腔光谱组束进行了理论分析与实验研究,完成的主要工作如下:论文阐述了光纤激光器输出束光束的评价方法和光谱组束原理,并针对组束过程中相关参数对光谱组束的影响进行了理论分析。对光纤激光器光谱组束中相关参数及其测量方法作出了必要的阐述。基于光谱组束理论,对影响组束激光线宽,组束激光光束质量以及光谱组束效率的各关键因素进行了分析。论文分析了光纤激光器外腔光谱组束中高反射率光纤光栅及增益光纤损伤问题的机理,提出了保护高反射率光纤光栅及增益光纤的解决方案:光纤激光器输出端面镀1%反射率膜或降低低反射率光纤光栅反射率且保留低反光栅。对典型光纤激光器外腔光谱组束结构进行了改进,将组束系统中单个传输透镜的准直和聚焦功能分离,解决了光纤激光器外腔光谱组束中存在像差,发光单元反馈不足等问题;并对改进后外腔光谱组束结构进行了仿真,验证了新组束结构的耦合效率。分别进行了1080nm波长激光外腔反馈实验;1060nm波长激光与1080nm波长激光双路组束实验;1060nm、1070nm、1080nm波长激光多路光谱组束实验。其中,1060nm、1070nm、1080nm波长激光光谱组束后,输出光束组束方向光束质量M~2为1.388,非组束方向光束质量M~2为1.305,组束输出功率为86.0W,组束效率为91.8%。对光纤激光外腔组束系统进行了热仿真,验证了色散元件在数千瓦高功率负荷下工作的稳定性。并对仿真内容进行了实验验证,实验结果与仿真模拟一致,为后续千瓦级光谱组束工作的开展提供了技术保障。