高功率光纤激光器发展迅猛,由于具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑、性能稳定等优势,在工业加工和军事国防等领域都有重要应用。随着应用领域的不断拓展,在一些无法保证良好运行环境及工作温度控制的场景下,迫切需要可以适应更多平台、更多场合、在更宽工作温度范围内稳定运行的激光器。目前的高功率光纤激光器考虑最多的是通过各种热控制技术降低热效应,通常工作在常温条件下,对低温下高功率输出的研究较少,无法满足宽温范围的应用需要。基于此,本文开展了工作温度对光纤激光器输出特性的理论和实验研究,具体内容如下:1、指出温度对光纤激光器中受激拉曼散射和模式不稳定效应的影响,梳理了温度对光纤激光器影响的相关研究进展。阐明了工作温度对光纤激光器输出特性影响的研究意义。2、介绍了现有光纤激光器稳态速率方程模型,通过分析温度对速率方程构成参数与初始边界条件影响,在现有光纤激光器稳态速率方程的基础上,根据温度的参数的影响对物理量表述进行了完善,建立了考虑工作温度的掺镱光纤激光器稳态速率方程。3、对关键光纤器件和激光器系统开展变温实验研究。根据测试目标的特点和体量的不同,分别针对性地设计了温度控制系统,搭建了测试平台开展温度特性研究与测试。实验研究的结果,为后期高功率宽温运行激光器设计、仿真优化以及实际搭建提供了直接的数据支撑。实验研究的方法,也为宽温运行激光器的器件选型和测试工作提供了一套完整的方案。4、设计了2k W宽温运行激光器方案,并基于See Fiber Laser光纤仿真软件进行了仿真分析。实际搭建了2k W高功率光纤激光器并成功实现了无强制导热方式下,-10℃～20℃较宽工作温度范围内的2k W以上高功率输出。5、设计并搭建了低TMI阈值光纤激光器,开展了-10℃～20℃宽工作温度范围内TMI阈值研究,发现了低温有利于提高激光器TMI阈值。