本文工作是在国家自然科学基金《高功率啁啾脉冲在单模光纤中的非线性传输特性研究》项目的支持下完成。激光约束惯性核聚变是高功率激光技术的重要应用领域之一,其高功率激光驱动器利用种子源加功率放大的结构来获取高能量输出。现已建成的驱动器装置多采用全光纤化前端系统提供种子光源,用氙灯泵浦块状钕玻璃实现后续多级放大。然而,固体激光器较低的能量转换效率以及较高的热效应,限制了该系统的性能进一步提升。最近,研究人员提出了一种基于光纤放大网络的全光纤激光驱动器设想。由于高功率激光光纤系统的能量转化效率高、结构紧凑、易于维护、热效应低、光束质量好且可高重频工作等优点,该驱动器非常适合于未来的聚变能源应用。在高功率光纤系统中,一个需要研究的基本问题是高功率脉冲在光纤中的传输与放大特性。本文分别就啁啾堆积脉冲的非线性传输、高功率脉冲的受激布里渊散射效应抑制以及高功率光纤放大器中的信噪比提高等问题进行了系统研究,取得了一些重要成果。本文研究内容及主要成果：1.针对高功率激光驱动器前端系统中的啁啾脉冲堆积整形方案,研究啁啾堆积脉冲在光纤中的非线性传输特性。分析堆积脉冲的啁啾堆积特性,以及脉冲堆积后时域及频域出现周期起伏的原因；通过与线性啁啾脉冲的非线性传输特性的对比,指出啁啾堆积脉冲光谱展宽相对剧烈,其原因是脉冲内不同频率成分间发生的四波混频效应；研究各参数对于四波混频相位失配的影响,从而得到在不同参数下堆积脉冲时域和频域的演化规律。2.分析高功率脉冲在光纤中的受激布里渊散射特性,提出利用入射脉冲的线性啁啾特性来抑制受激布里渊散射。研究入射光的瞬时频率变化对于受激布里渊散射过程的影响,证明线性啁啾可以有效抑制受激布里渊散射,且阈值功率随线性啁啾系数的增加而线性增长；分析了入射光脉宽以及光纤长度对于受激布里渊散射的影响,指出入射脉冲越窄,啁啾变化对于阈值功率的影响越大,且对于固定的入射脉冲,存在抑制受激布里渊散射的最佳光纤长度。3.分析高功率脉冲光纤放大器的特性,提出利用高峰值功率脉冲泵浦来有效提高其输出信噪比。研究光纤放大器的瞬态特性随泵浦峰值功率的变化,当泵浦峰值功率越高、建立同等储能所需时间越少、而对放大自发辐射的抑制效果越好；通过与低峰值功率脉冲泵浦以及连续泵浦的对比,证明了高峰值功率脉冲泵浦方式可以有效提高光纤放大器的输出信噪比、放大效率,并且可以减少输出信号的形变；分析泵浦脉冲各参数变化对放大结果的影响,在不影响放大器增益的前提下,存在最优泵浦脉冲参数可以获得最佳信噪比输出。本文的主要创新点：1.利用时间分辨光谱研究啁啾堆积脉冲的啁啾特性以及非线性传输演化特性。结果证明：堆积脉冲由于其啁啾堆积特性而在时域以及频域上出现周期性起伏；啁啾堆积脉冲在光纤中传输时,脉冲内部发生四波混频使得光谱在传输初期迅速展宽而后减缓展宽速率。2.提出了利用线性啁啾特性来抑制高功率脉冲的受激布里渊散射的方法。结果证明：当入射脉冲存在线性啁啾时,其在光纤传输中的受激布里渊散射效应可以被有效抑制,阈值功率随线性啁啾系数的增加而线性增长；入射光越窄,线性啁啾系数变化对阈值功率的影响越大；当入射脉冲固定时,存在抑制受激布里渊散射的最佳光纤长度。3.提出了利用高峰值功率脉冲泵浦来提升高功率光纤放大器的输出性能的方法。结果证明：高峰值功率脉冲泵浦下,光纤放大器具有高放大效率、高输出信噪比以及低信号形变等优势；且存在最优泵浦脉冲参数可以在不影响放大器增益的前提下获得最佳信噪比输出。