3μm和2μm波段的中红外激光在激光探测、光电对抗、空间通信、科研实验等方面拥有良好的应用前景。在医疗外科手术方面,由于水在2.8μm和1.6μm波段处各有一个吸收峰,2.8μm激光可用来进行组织精准切割,1.6μm激光可以凝结止血,因此包含此两种成分的激光束可以用在外科微创手术中。目前通用的获得2.8μm和1.6μm激光束的方法是采用两个独立的激光器进行相干合束。此方案系统结构复杂,体积庞大,成本较高,可靠性低。本文采用级联振荡的方式,研制出单一工作介质输出2.8μm/1.6μm双波段的光纤激光器。论文在研究2.8μm/1.6μm双波段激光器运行机理的基础上,开展了以下研究和实验。首先,基于速率方程和Er³⁺离子的能级体系建立完整的数学模型,利用MATLAB对模型进行仿真计算。为提高仿真精确度,创新性地编写遗传算法对模型进行求解,得到合适的Er³⁺:ZBLAN光纤激光器各部分参数。其次,以仿真计算结果为参考,设计和搭建了单泵浦源、单工作介质的Er³⁺:ZBLAN光纤激光器。采用波长为976nm的LD,反向泵浦掺杂浓度为1mol.%,长度为10.5m的Er³⁺:ZBLAN光纤,谐振腔结构为复合式F-P腔。在抽运功率为50W的情况下,获得了中心波长为2.789μm和1.599μm的级联激光输出,激光功率分别为8.19W和2.8W,对应的斜率效率分别是17.7%和7.17%,两波长信号光2小时内峰值功率的浮动比依次为4.6%和3.1%。最后,利用搭建的双波长光纤激光器在猪表皮组织上进行了单点消融实验,实验参数为:激光功率0.5W、1W、1.5W、2W;照射时间5s、10s、15s、20s。经与同参数的10.6μm的CO2激光的作用结果进行对比,表明2.8μm激光的消融效果要优于10.6μm的CO2激光,且1.6μm激光对组织有良好的凝结效果。