光纤激光器在近20多年来的发展呈突飞猛进的势头，在全球激光产业的市场占有率迅速增长。但进口高功率光纤激光器占据了国内大部分市场份额。这主要是因为高功率光纤激光器的许多关键元器件技术不成熟，比如双包层有源增益光纤、双包层高功率光纤光栅等关键器件由国外的几家公司垄断性经营，价格昂贵，购买周期长，甚至还有一定条件的禁运，这些都在一定程度上制约了国内高功率光纤激光器市场的发展。因此高功率光纤激光器核心器件的工艺突破与量产是非常迫切的工作。本文主要以双包层高功率光纤光栅为研究对象，介绍了双包层高功率光纤光栅刻写的关键技术，并且研究了双包层高功率光纤光栅的模式特性和热效应，为其批量生产及在高功率激光器中的应用提供了技术基础。　　1.梳理了双包层高功率光纤光栅的制备原理与技术。首先详细介绍了光纤光敏性的解释模型。然后根据菲涅耳-基尔霍夫衍射定律，推导了相位掩模板后紫外干涉光场的表达式，模拟了不同衍射级次存在时，相位掩模板后的光场分布，结果显示非±1级衍射光会引起Talbot效应。采用安装有微分干涉(DIC)模块的共聚焦显微镜拍摄了光纤布拉格光栅(FBG)的折射率分布形状，证实了这种Talbot效应的存在。随后定义了干涉光场的对比度，干涉光场对比度会影响双包层高功率光纤光栅的成栅速度、最大折射率调制度、损耗特性，进而影响其最大承受功率，因此全面地分析了影响干涉光场对比度的因素。并且总结了相对于普通光纤光栅，双包层高功率光纤光栅制备过程中特有的工艺流程与技术要点。　　2.分析了不同激发状态下，几种常用双包层高功率光纤光栅的反射谱的变化。并且从理论和实验上分析了紫外光侧向辐照会导致非圆对称折射率分布时，15/130μm双包层高功率光纤光栅的光谱，证实了不同横模的前向模与后向模会发生耦合。最后定性地分析了双包层高功率光纤光栅的模式特性对高功率光纤激光器模式控制、光束质量的影响。　　3.搭建了10/130和20/400μm双包层高功率光纤光栅的光热效应测试系统，采用红外热像仪测量了泵浦光传输和激光传输两种状态下双包层高功率光纤光栅的温度分布与温升系数。结果显示通泵浦光时，发热量远小于通激光时的情况，证实光栅纤芯发热是限制其功率承受能力的主要原因。并分析了引起双包层高功率光纤光栅发热可能的原因与紫外曝光后的光纤损耗的增加和结构损伤有关。　　4.提出了在线同步监测FBG的损耗与折射率增长趋势的方法，实验结果显示FBG的损耗系数α随耦合系数κ线性增长。将α/κ作为评判FBG损耗性能的标准，分析了影响FBG损耗性能的因素。结果表明光场对比度与增敏方式对FBG背景损耗的影响显著，而载氢时间、激光器脉冲能量、脉冲频率等对FBG损耗的影响比前两个影响因素小了1～2个数量级。　　5.最后介绍了本课题组自研kW级高功率光纤光栅的一些基本性能:光栅的边摸抑制比大于20dB;高反kW级双包层高功率光纤光栅悬空测得的温升系数一般为0.1℃/W，用金属封装件封装水冷后，光栅的耐受功率可达到1200W;光栅经过尾纤保持力、温度循环、温度冲击、力学冲击、力学振动及耐湿共6项环境适应性能检测实验后，性能良好。采用一对自研的20/400μm双包层高功率光纤光栅搭建了全光纤化激光谐振腔，并进行了高功率实验，最高输出激光功率为1017W，激光器总的斜率效率约为69％，且经过30min烤机试验后，激光器系统运行稳定，未出现功能退化现象。