高功率脉冲光纤激光器及放大器以结构紧凑、输出稳定、光束质量优、散热性能好等诸多优点被认为是未来脉冲激光器的主要发展趋势,对它的研究在促进我国激光技术及其应用领域的发展方面有重要意义。本文首先研究了低功率皮秒激光脉冲的功率放大,然后对高功率可调谐光纤皮秒脉冲激光进行了倍频。主要工作内容包括以下几个方面:1.选择增益开关半导体激光器作为皮秒脉冲的种子源,提出了通过掺Yb³⁺光纤放大器的增益补偿效应对种子皮秒信号光光谱进行整形和展宽的方法。实验中,通过增益补偿将种子信号光由15 nm带宽的锯齿形光谱展宽并整形为20nm带宽的“平顶形”信号光谱。2.自制了光纤耦合的可调谐滤波器,将20 nm带宽信号光转换为线宽和中心波长可调谐的信号光输出。实验中,通过可调谐滤波器,得到了平均线宽为1.8nm,中心波长调谐范围为1053 nm-1073 nm的皮秒脉冲激光输出。3.提出了采用Sagnac环对光谱去基座和压缩的方法。自制了基于Sagnac环的光谱整形滤波器,对全高半宽为2.5 nm-3.2 nm线宽的光谱有效去除基座,从而得到了线宽为1.4 nm-1.7 nm无基座的光谱输出。4.设计并完成了基于增益开关半导体激光器的高功率可调谐的皮秒激光脉冲光纤放大系统。整个系统分为两级预放大、两级主放大等四部分。预放大器采用单模掺Yb3⁺光纤作为增益介质,两级主放大器均采用大模场面积掺Yb³⁺双包层光纤作为增益介质。实验获得了平均功率为10.3 W,中心波长调谐范围在1053 nm-1073 nm,脉冲宽度小于150 ps,重复频率为1 MHz的单模激光脉冲输出。5.通过采用BBO和KTP晶体分别对高功率可调谐皮秒脉冲基频光进行倍频,得到了平均功率大于1W,调谐范围为527 nm-537 nm,脉冲宽度小于100 ps,重复频率为1 MHz的可见光输出。