2μm激光因其在医疗、遥感通信、环境检测、及军事等领域的广阔用途而受到高度重视。目前，国内外用于产生2μm激光输出的稀土掺杂基质材料主要有:晶体、石英玻璃、氟化物玻璃、锗酸盐玻璃和碲酸盐玻璃。相比多组分玻璃，石英玻璃具有优异的机械强度、化学稳定性和损耗低等特点，成为稀土掺杂2μm激光输出的首选基质材料。目前，国内外主要采用改进的化学气相沉积法(MCVD)制备掺铥石英光纤产生2μm激光输出，此法掺杂的稀土离子均匀性较难控制，且掺杂浓度不高，难以满足大模场光纤对芯棒的尺寸要求。而溶胶凝胶法可以使掺杂物达到分子级均匀，并且能够比较方便地实现多种离子的共掺。本工作旨在采用溶胶凝胶法制备共掺铥、铝和磷的石英玻璃芯棒，优化成分、光谱性质和制备工艺。选择优化后的成分玻璃作为芯棒，制成预制棒，拉制光纤，测试和评价光纤的激光性能。　　论文包括五个部分:文献综述;试验方法与理论;溶胶凝胶法制备掺铥石英玻璃的物化性质及光谱性质研究;掺铥石英光纤激光性能研究和结论。　　论文首先在文献综述部分介绍了2μm激光的应用，Tm3+离子的能级结构及泵浦方式。掺铥固体激光材料（包括晶体和玻璃材料）的研究进展。阐述了溶胶凝胶法制备掺铥石英玻璃的一般过程及其应用。　　论文第二部分叙述了本文的试验方法与理论基础，包括样品的制备过程，性能测试和光谱参数计算的理论。　　论文第三部分是本论文的核心部分。详细分析了铥掺石英玻璃的物化性能和光谱性能。研究了Al、Tm共掺石英玻璃和P、Al、Tm共掺石英玻璃的密度和折射率。计算了Tm3+在上述石英玻璃中的J-O参数、受激发射截面、荧光寿命和量子效率。研究了退火对玻璃应力的影响。分析了P2O5对玻璃中桥氧的影响。根据玻璃的红外透过谱计算了玻璃中的OH含量，分析了OH含量和P2O5的掺入对Tm3+离子1.8μm荧光寿命的影响。　　论文第四部分制备了Tm3+掺杂石英双包层光纤和光子晶体光纤，在双包层光纤中得到了1.23W、1952nm激光输出。在光子晶体光纤中得到了10mW、1950nm激光输出。　　论文最后总结了全文的实验结果，并指出了本实验中存在的不足和需要进一步研究之处。