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随着大功率半导体激光器技术和双包层掺杂光纤制作工艺的发展，高功率光纤激光器技术发展迅速，已成为固体激光技术的一个重要发展方向。本学位论文主要针对双包层光纤激光器的结构原理、关键技术和输出特性开展相关理论和实验研究工作。
本文首先详细推导了稳态下掺Yb3+光纤中的粒子数速率方程和功率传输方程，在此基础上建立了双包层掺Yb3+光纤激光器的速率方程理论模型，模拟分析了增益光纤长度、泵浦波长和谐振腔反射镜等因素对光纤激光器输出特性的影响：在对现有泵浦耦合技术分析比较的基础上，给出了基于分立器件的端面泵浦耦合方案，根据高斯光束经准直聚焦透镜系统的变换规律，设计了一套满足泵浦光和双包层光纤(DCF)模场匹配条件的泵浦耦合系统，利用未掺杂双包层匹配光纤进行了耦合效率的实验测试，获得了高达70％的泵浦耦合效率；构建了连续波双包层掺Yb3+光纤激光器，在50W泵浦功率下采用长度为10m吸收系数为3dB/m的掺Yb3+双包层光纤获得了22.8W的功率输出，采用相同结构参数而吸收系数为2dB/m的光纤进行了对比实验，结果表明，自由运转掺Yb3+光纤激光器的振荡波长由掺杂光纤有效增益长度决定。