掺铥光纤激光器输出的2μm激光广泛应用于生物医学、激光雷达、激光加工、国防军事等领域,这些应用领域对掺铥光纤激光器的输出功率提出了越来越高的要求。基于此,本学位论文对高功率掺铥光纤的关键技术进行研究,以重点项目中任务要求的获得超过1 k W的铥激光输出为目标,基于MOPA（主振荡功率放大）结构,首先对振荡级进行理论分析,然后实验搭建高稳定、线偏振的掺铥光纤激光器,最后对MOPA激光放大器进行方案设计。具体工作如下。（1）采用环形腔掺铥光纤激光器理论模型,对掺铥光纤激光器进行理论计算,分析了激光器输出功率、阈值功率、斜率效率特性,结果显示,用功率10 W的793 nm半导体激光器作为泵浦源,当采用后向泵浦方式、掺铥光纤长度为3m、掺铥浓度为4.2×1026 N/m-3时,输出激光功率最高为2.21W,此时激光器阈值功率为2.951 W,斜效率为36.43%。分析了793 nm和1550 nm双波长泵浦的环形腔激光器的输出功率特性,结果显示在双向泵浦功率各为10 W时,双波长泵浦方式得到的激光功率为8.8 W,明显高于只用793 nm泵浦时获得的5.024 W的激光功率。根据热传导公式计算了泵浦10 W时光纤激光器的热量分布,得到在光纤轴向上,泵浦输入端热量最大,将光纤激光器放在自制水冷盘上,连接温控循环系统,温度设为13℃,对比加温控前后激光器输出功率的大小和稳定性,结果表明连接温控系统的激光器功率提高且能够表现出良好的功率稳定性。（2）实验搭建了高稳定、线偏振的环形腔掺铥光纤激光器,测得激光器输出的中心波长为2006 nm,最高输出功率为1.3 W,斜率效率为12.6%,在输出端与功率计之间插入偏振片,测得泵浦功率在5W以下时获得的铥激光偏振消光比＞17 d B,表现出良好的偏振性。对激光器输出功率进行一小时的连续监测,每隔两分钟记录一次数据,得到1小时内输出功率的波动小于0.04 d B,为我们所知相同结构中功率稳定性最佳。（3）对MOPA放大级进行了理论分析和方案设计,分析了激光放大器设计时需要考虑的问题,包括级间隔离、模场适配和包层光的剥离,设计了振荡级输出端连接预放大级加四级放大的方案,对MOPA放大方案中每一级的输出功率特性进行计算,计算结果显示实验搭建的振荡级激光器经过MOPA激光放大输出功率超过2 k W。