光纤泵浦/信号合束器是光纤激光器最核心的光纤元器件之一,承担着将一束或者多束泵浦光高效地耦合进双包层信号光纤内包层的重要任务,它的承载功率的大小直接决定着光纤激光器的输出功率水平。采用侧面泵浦技术来制作光纤泵浦/信号合束器的主要优点是,信号光纤不被截断或拉锥,能最大程度地减少信号光的插入损耗并保证良好的信号光光束质量,且扩展性强、易实现泵浦光多点注入。因此,研制能承载高功率的侧面泵浦合束器,对于搭建高功率、高光束质量的光纤激光器具有重要意义。本文将对高功率全光纤侧面泵浦合束器及其关键技术展开深入研究,主要内容包括:数值模拟了拉锥泵浦光纤过渡区长度、入射泵浦光模场、信号光纤涂覆层边界结构、泵浦臂数量等因素对侧面泵浦合束器泵浦光传输特性的影响,计算结果为高功率侧面泵浦合束器的参数设计与工艺优化提供了重要的理论指导。根据计算结果,提出了进一步提升侧面泵浦合束器承载功率所面临的困难和挑战,即:入射泵浦光NA对泵浦光传输特性影响很大、信号光传输不确定性、增加泵浦臂数量与高泵浦光通过率无法同时满足。提出并建立侧面泵浦合束器的加热-熔合过程引入信号光插入损耗和光束质量退化的物理模型,对合束器的信号光传输特性展开理论仿真和实验研究。结果表明,合束器加热-熔合过程导致的信号光纤纤芯微小形变和掺杂离子热扩散效应都会造成信号光光束质量退化,而信号光插入损耗则主要是由掺杂离子热扩散效应引起。根据计算结果,提出较长的合束器耦合区域、较低的加热温度和较短的加热时间可以有效缓解合束器信号光光束质量退化并降低信号光插入损耗,并在实验上得到了验证,为研制信号光通过率高、光束质量好的侧面泵浦合束器提供了有效的理论指导。提出了可以提高侧面泵浦合束器泵浦光功率承载能力的关键技术和可行方案,结合同带泵浦和侧面泵浦合束器的优势,提出并研制了一种适用于1018 nm光纤激光泵浦掺镱光纤激光器（YDFL）的（2+1）×1侧面泵浦合束器,当1018 nm泵浦功率为2882 W时,合束器的泵浦光通过率高达98.1%。基于这种合束器实现了功率为2553 W的1080 nm激光输出。仿真和实验结果表明,泵浦源的亮度是影响侧面泵浦合束器性能的重要因素,采用亮度较高的光纤激光器作为泵浦源可以进一步提高侧面泵浦合束器泵浦光功率承载能力。对两级串联结构侧面泵浦合束器的泵浦光传输特性开展了理论和实验研究。建立两级串联结构仿真模型,计算结果指出两级串联结构的额外泵浦光损耗主要来自于从第一级注入的泵浦光在经过第二级时产生的损耗,且在第二级产生的涂覆层热负荷比在第一级时更严重,是制约串联结构侧面泵浦合束器泵浦光通过率和功率承载能力进一步提升的主要因素。实验和仿真结果指出,第一级采用较大的泵浦光纤锥腰直径可以有效抑制泵浦光的额外损耗,是实现高泵浦光通过率、高泵浦光承载能力的串联结构侧面泵浦合束器的有效方法。对C波段激光前向泵浦L波段掺铒光纤放大器（EDFA）开展了理论和实验研究,实验上采用两级级联EDFA方案（第一级采用前向1480nm激光二极管（LD）泵浦,第二级采用前向C波段激光泵浦）,获得了 1570-1618 nm的20 dB增益带宽,最大噪声系数（NF）仅为5.7 dB,相比两级均采用1480 nm泵浦时EDFA的功率转换效率（PCE）提高了 50%;提出了一种双向双波长泵浦L波段EDFA（前向泵浦采用传统1480nm LD而后向泵浦源采用C波段激光）,获得了波长范围覆盖1570-1619 nm的20 dB增益带宽,平均NF为4.5 dB,相比双向都采用1480 nm泵浦时EDFA的PCE提升了 40%。该研究首次利用C波段激光将EDFA的20 dB增益带宽扩展到超宽L波段,研究结果表明,如果利用更高功率C波段光纤激光器作为泵浦源,超宽L波段EDFA的PCE可以得到进一步提升,而不受限于单模1480 nm LD的输出功率限制。