掺铥光纤激光器发射谱覆盖1.5μm至2.2μm波段,其中含有两个大气窗口和一个强水吸收峰,由于其波段位于人眼安全区,所以被广泛的应用于激光医学、遥感探测、激光雷达、军事等领域,是光纤激光器领域里的研究热点。本文从理论和实验方面对掺Tm3+双包层光纤激光器进行了研究。主要内容如下：1介绍掺铥光纤激光器的基本原理,归纳和阐述了双包层光纤激光器的关键技术。研究了铥元素的能级结构特点,对其光谱特性进行了分析,在此基础上介绍了掺Tm3+光纤激光器的三种泵浦方案3H6→3F4、3H6→3H5、3H6→3H4,并就三种泵浦方案的泵浦过程进行了分析。3H4能级在其泵浦波长处的吸收截面远大于3H5和3F4能级,3H6→3F4泵浦方案属于二能级系统,难以实现粒子数反转,而3H5能级存在激发态吸收,理论得出3H6→3H4的泵浦方案较优2理论上,从速率方程出发,建立了掺Tm3+双包层光纤激光器的理论模型,获得了激光器泵浦阈值功率和输出光功率的解析表达式。使用COMSOL软件模拟出光在光纤传输过程中的基模分布。在MATLAB仿真环境中,进一步分析泵浦光和信号光功率分布、光纤长度、后腔镜反射率、阈值功率、掺杂浓度以及泵浦结构对输出功率的影响。3实验上,对实心双包层光纤和光子晶体光纤端面进行研磨处理,并对比机器研磨和手工研磨两种技术,改进和提高相关实验操作技术。其次搭建和调试掺铥光纤激光器系统,采用前端泵浦技术,实现2.89W激光输出,斜率效率为27.5%,不稳定度为3.7%。