自从上世纪六十年代初世界上第一台红宝石激光器问世以来,激光器作为一种应用广泛的工具已经深刻的影响甚至改变了我们的生活。近年来,光纤激光器在工业市场中大放异彩,已经取代了部分传统的Nd:YAG固体激光器和CO₂激光器。光纤本身的狭长构型,使得光纤激光器非常容易获得高平均功率。然而,同样是由于这一构型,导致传输其中的激光功率密度较高易于积累非线性效应,不利于获得高的峰值功率和单脉冲能量。正因为存在这样的问题,研究者们尝试各种方法以从光纤激光器中获得高脉冲能量和峰值功率,成为了近年来得研究热点。本课题旨通过发展在光纤激光器中尚未被大量应用的增益开关脉冲产生方法,以获得高脉冲能量的全光纤激光器。本课题的研究内容和所获得的主要成果包括:1)通过模拟计算给出了增益开关铒镱共掺光纤激光器的时域和能量域特征,为此类激光器的实验研究提供重要的参考依据;2)采用理论模型计算研究了同带泵浦增益开关掺铥光纤激光器的时域特征,确定了获得类高斯脉冲的泵浦条件并给出了不同激光器配置时输出脉冲时域特征变化;3)采用数值模拟计算研究了掺铥光纤激光器在采用不同泵浦跃迁、输出高达千瓦功率时的激光特性和热效应,提出了级联泵浦掺铥光纤激光器的设计思路并计算了预期结果;4)构建了采取全新的混合泵浦构型的增益开关掺铥光纤激光器的实验装置,获得高达230微焦的单脉冲能量输出,比已有文献中报道的结果提高了一个数量;5)采用一个同带泵浦的增益开关掺铥光纤激光器作为种子源,构建了2微米波段的全光纤主功率振荡放大器,获得了脉冲能量高达7毫焦的纳秒激光输出,这在全光纤2微米纳秒脉冲光纤激光器中是最高的;6)采用实验和理论相结合的方法研究了增益开光光纤激光器中的类锁模现象的起源,确定其始于多个激光纵模之间的拍频,并通过未被泵透的掺铥光纤自身的饱和吸收效应得以稳定和加强。7)提出了一些各种用途的光纤激光新构型概念设计,并已申请发明专利对其进行保护。