掺铥光纤激光器（Thulium-doped fiber laser,TDFL）的热效应抑制对于提高输出功率有重要的意义,目前2μm波段的激光已经在光通信、军事、医疗等各个重要领域得到广泛的应用,而且业界对于激光器的输出功率要求也越来越高。但由于铥离子光谱特性,使用793nm的激光作为泵浦源时,在获取高功率的2μm波段激光时产生的热效应更为严重。因此本文的主要研究目标是在保证激光器输出性能的前提下减小TDFL的热效应问题,并且通过对影响光纤温度及性能的参数进行优化以及设置泵浦结构来降低TDFL工作时的温度。本文的主要内容如下:（1）建立了基于³H₆→³H₄泵浦方案的理论模型,模拟出了采用前向泵浦时激光器的功率以及温度分布,并且分析了掺杂离子浓度、交叉弛豫系数、光纤尺寸、对流传热系数等对激光器输出性能以及温度的影响,根据目前光纤工艺发展对参数选择给出实际建议。（2）通过将多点边界方程等效替换为两点边界方程,得到双端泵浦以及分段泵浦下激光器的功率以及温度分布。在泵浦总功率为1000W时,前向泵浦、双端泵浦、分段泵浦方式下TDFL工作时的最高温度分别为683.21℃、360.71℃、173.29℃,由此可见分段泵浦方式对温度管理的优势。以5段泵浦方式为例,在设置最佳参数后实现了TDFL正常工作,斜率效率27.6%,最高温度100.28℃,最低温度76.45℃,温度差为23.83℃。最后通过遗传算法对分段泵浦功率以及光纤长度同时进行优化后,斜率效率为29.45%,光纤中最高温度为86.28℃,分段最大温差为1.97℃。与优化前相比斜率效率提高1.85%、光纤最高工作温度降低了14℃、分段之间温差降低了21.86℃,实现温度均匀分布、降低最高工作温度的同时兼顾激光器输出性能。（3）设计了一种包含三次波长转换的三级级联泵浦方案。具体方案为通过793nm的泵浦源获得1900nm波长的信号光,使用1900nm波长的泵浦源获得1940nm波长的信号光,最后使用1940nm的泵浦源获得2020nm波长的信号光。通过减小泵浦源转换到信号光时的量子亏损来减少热量的产生,同时将热量分散在三级泵浦结构中。在各级泵浦均不会对光纤产生损坏的前提下输出信号光的最大功率分别为134W、4273W、6517W,从理论分析上证明了这种结构将极大提高TDFL的输出功率。