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掺镱双包层光纤激光器具有结构紧凑、散热条件简单、泵浦波长范围宽、高效率、高功率、寿命长等优点,在光通讯、工业加工、医疗、激光印刷与打标等领域有着广泛的应用。本论文对掺镱双包层光纤激光器进行了理论和实验研究。主要内容如下:1.介绍了掺镱双包层光纤激光器的原理、应用及国内外研究进展;2.提出了一种快速、准确、稳定的连续光纤激光器的数值求解算法。根据打靶法的思想,首次将连续光纤激光器带边值条件的速率方程组的求解转化成了无约束最优化问题。而BFGS算法与Newton法相结合的方法是一种很好的选择,它不仅收敛速度快,而且整体收敛性好。这种方法也可以用于求解光纤放大器的稳态解。另外,对声光调Q光纤激光器的数值求解算法作了初步的讨论;3.对前向泵浦、后向泵浦以及双向泵浦的连续光纤激光器的输出特性进行了数值模拟。研究了光纤激光器输出功率随光纤长度、掺杂浓度及输出端反射率的变化规律。对于双端泵浦的高功率掺镱双包层光纤激光器,首次从理论上提出当其他参数一定时,合理的分配正、反向泵浦光功率能够使得输出光功率最大并对泵浦光功率分配问题作了详细的讨论,为提高光纤激光器的输出功率提供了理论依据;4.对连续及声光调Q的掺镱全光纤激光器进行了实验研究: (1)由12.008W的975nm的LD泵浦,在1083.20nm处获得了输出功率为3.426W的连续激光,总的光光转化效率为28.5%;(2)由8.47W的975nm的LD泵浦,声光调制器重复频率在500Hz时,在1083nm附近得到了脉冲宽度为3μs,平均输出功率为1.47W的主动调Q脉冲输出。单脉冲能量约为2.94mJ,峰值功率约为980W。重复频率在0.5kHz-30kHz范围内可调;(3)利用单模光纤中的SBS效应主被动调Q相结合,由6.52W的975nm的LD泵浦,在1083nm附近得到了脉冲宽度为150ns,重复频率约为50kHz的稳定脉冲输出;平均输功率约为1.02W,单脉冲能量约为0.02mJ,峰值功率约为133W。