红外光纤激光器一直在医学、军事、通信等领域有着广泛的应用，尤其是波长在2μm与3μm波段的光纤激光器，由于其工作波长恰好位于水的两个吸收峰上，所以在医学上，特别是微创手术技术上有着极大的应用前景。目前使用Tm3+掺杂的光纤激光器是获得2μm波段激光输出的重要方法，而对于3μm波段的光纤激光器一般要采用稀土离子掺杂的氟化物光纤作为增益介质。Er3+掺杂氟化物光纤激光器与Ho3+掺杂氟化物光纤激光器是3μm波段激光获取方法的研究热点。　　 本论文的选题来源于国家973计划(编号：2010CB327605)、国家自然科学基金(编号：11174154)等项目的内容。本论文的主要研究内容围绕2μm与3μm波段的光纤激光器的理论与实验研究而展开，取得的主要研究成果及创新点如下：　　 1、建立了考虑Tm3+能级跃迁中的交叉弛豫现象的光纤激光器的理论分析模型，通过数值模拟分析了光纤长度、腔镜反射率等参数对激光输出性能的影响。实验上成功实现了掺铥光纤激光器在2048nm的激光输出，输出功率达5.4W，斜率效率为49％。实验研究了温度对掺铥光纤激光器的输出性能影响，实现了室温下运行的脉冲泵浦的掺铥光纤激光器。　　 2、对Er3+掺杂氟化物光纤激光器与Ho3+、Pr3+共掺的氟化物光纤激光器进行了理论研究，着重分析了能量上转换、激发态吸收等现象对激光性能的影响。　　 3、国内率先成功实现了3μm附近的掺铒ZBLAN双包层光纤激光器，输出功率120mW，斜率效率2.9％。　　 4、国内率先成功实现了3μm附近的Ho3+、Pr3+共掺ZBLAN双包层光纤激光器，输出功率为4.7mW，斜率效率2.3％。