双包层光纤激光器兼具了传统固体激光器和光纤激光器的优点,具有重要的研究价值和极大的应用潜力。本文从理论和实验上对双包层光纤激光器进行了深入的研究,得到了一系列的研究成果。主要内容为:1.从稳态速率方程,推导得出了双包层光纤激光器的输出特性与激光器各参数的关系解析表达式,对掺Yb3+双包层光纤激光器的输出特性进行了数值模拟,分析了光纤长度,腔镜反射率,掺杂浓度以及激射波长等对激光器输出性能的影响。对于超高功率双包层光纤激光器,其热效应开始值得考虑,本文从稳态温度分布方程出发,模拟了双包层光纤激光器增益光纤内部温度分布,对影响光纤内部温度的因素进行了分析。2.利用高功率泵浦源,大模场面积八角形内包层掺Yb3+双包层光纤研制了双包层光纤激光器,获得了38W的激光功率输出,光谱中心波长为1091 nm。利用46所拉制的大模场面积掺Yb3+双包层光纤,获得最高输出功率为32.5 W的激光输出,斜率效率为70.5%,光谱的中心波长为1.083μm。基于F-P滤波器原理,利用国产器件实现了多波长输出的掺Yb3+双包层光纤激光器;输出波长数可调,实验获得了最多10个波长的同时输出,激光输出功率为1.5W。3.采用国产器件,率先设计完成了全国产化的高功率双包层光纤激光器样机一台,在入纤泵浦功率为18.63 W时获得了12.73 W的输出功率,斜率效率为76.9%。激光器对泵浦光的光-光直接转换效率为45%。激光器具有非常稳定的输出,在长时间运转条件下,输出功率波动小于0.5%。4.对掺Yb3+双包层光纤激光器中的自脉动现象进行了深入研究,利用横模拍频理论解释了多模双包层光纤激光器时阈输出脉冲的调制现象。实验上证明利用单模双包层光纤,在特定泵浦条件下获得较稳定的自脉冲输出。对于连续输出光纤激光器如何消除自脉动的影响进行了探讨。5.提出在掺杂双包层光纤上直接写制光纤光栅思想,利用相位掩模法实现了双包层光纤Bragg光栅的研制,在大模场面积的掺Yb3+双包层光纤中直接写制出了低反射率光纤Bragg光栅。对圆形内包层双包层光纤载氢增敏后,写制出了高反射率的Bragg光栅。成功将写制的双包层光纤Bragg光栅用于掺Yb3+双包层光纤激光器的研制,获得了窄线宽(<0.1nm)、稳定的激光输出,抑制了模式