近年来，光纤激光器发展迅速，已经在光纤通信、光纤传感、生物医学、材料加工和处理等领域获得了广泛的应用。由于Yb离子具有增益带宽大、上能级寿命长、量子效率高、几乎不存在浓度淬灭等特点，所以掺镱光纤激光器是目前研究最多的光纤激光器之一。本文从理论和实验两方面对掺 Yb3+双包层光纤激光器进行研究。　　本文首先对光纤布拉格光栅（FBG）作为谐振腔的掺镱双包层光纤激光器的工作原理进行分析，包括镱离子的能级结构和光谱特性，双包层增益光纤的传光原理，双包层光纤激光器的多种泵浦耦合方式，以及光纤布拉格光栅腔的结构和选频原理。　　从稳态速率方程出发，推导出光纤激光器输出功率的解析表达式，并运用MATLAB数值模拟了激光器输出功率与增益光纤长度、光纤损耗、输出端反射率、泵浦功率等的关系，得到了不同条件下的激光器的较佳工作参数，理论结果为掺镱双包层光纤激光器的设计、优化和运行提供了参考。　　搭建了FBG腔的全光纤型掺镱双包层光纤激光器，采用980nm半导体激光通过合束器进行端面泵浦，实现了双包层掺镱光纤激光器1063nm激光的连续运转。经测量，输出激光为基横模高斯光束。实验上研究了增益光纤长度、光纤传输损耗、输出端反射率等对输出功率的影响。结果表明，在泵浦功率较低和光纤损耗较大时，最佳光纤长度减小；与气体或固体激光器比较，光纤激光器可以采用大的透过率。　　采用石墨烯分散液作为可饱和吸收体插入光纤激光器内，实现掺镱双包层光纤激光器的被动调Q运转。研究了调Q脉冲时间宽度和输出功率与泵浦功率的关系。当增益光纤长度为3m，泵浦功率为2.87W时，得到最窄脉宽33ns、重复频率38.5KHz的稳定脉冲序列输出。当泵浦功率较大时，出现不稳定的锁模现象，如果进一步优化激光器各项参数，有望实现稳定的锁模。　　在激光二极管端面泵浦的三腔复合镜Nd:YVO4双波长激光器中，采用石墨烯分散液同时实现了1064nm和1342nm双波长被动调Q，获得脉宽为10.8ns的1064 nm脉冲和脉宽为12.5 ns的1342 nm脉冲。