光纤激光器的增益介质可以分为单模光纤和多模光纤,以单模光纤为增益介质的脉冲光纤激光器已经得到深入的研究。这种光纤激光器输出的单脉冲能量与峰值功率主要受制于单模光纤较细的芯径,使得其在许多应用中都需要额外的放大器。而为了得到更高的单脉冲能量与峰值功率,最直接的方法就是扩大纤芯面积,使用大模场光纤。本文实验中采用掺镱多模光纤为增益光纤,分别从理论和实验两个维度对掺镱多模光纤激光器进行相关研究,主要的研究内容为以下几点:1.分析了近年来多模增益光纤激光器国内外的研究进展,提出目前多模增益光纤激光器面临的问题和基于多模增益光纤的激光器的最新研究热点。2.理论研究了多模光纤的基本特性,包括了光纤中的模式理论分析、单模光纤与多模光纤的区别之处,以及多模光纤中的非线性效应,像多模干涉效应和光束自净效应;最后根据广义多模非线性薛定谔方程分别分析了脉冲在多模光纤中线性传输和非线性传输的情况。3.分析了镱离子的能级结构及其光谱特性,分析对比了光纤激光器不同的泵浦耦合方式,及光纤激光器的不同腔型结构,建立掺镱双包层光纤激光器的速率方程,模拟仿真了增益光纤的长度、掺杂浓度和泵浦波长对激光器输出特性的影响;通过理论的分析,最后实验研究了掺镱多模光纤激光器的连续波激光输出特性。4.提出了一种多模-单模光纤结构的新型饱和吸收体,搭建了基于全光纤结构的掺镱多模光纤激光器,利用两类单模光纤,分别实现了1μm波段激光的调Q运转。本论文有关掺镱多模光纤激光器连续波激光、调Q脉冲激光输出的实验研究,对多模增益光纤脉冲激光器实现全光纤化的进一步研究提供了很好的参考价值和推动作用。