低损耗的石英光纤的出现极大地改变了我们的生活。作为一种理想的光波导,石英基光纤已被应用于许多领域,例如光通信、医疗、光纤激光器、环境传感和精密加工等。经过几十年的发展,商用石英光纤的传输损耗已接近理论最小值,并建立了完整的上下游产业。然而,二氧化硅材料的透射窗主要位于近红外区域,这不利于其在中红外区域的光谱应用。另一方面,二氧化硅材料的光学非线性对应用而言太低,这限制了光纤基非线性光学器件的发展。为满足日益发展的具体应用对于光纤性能的多元化需求,开发可实现新功能的特种光纤是最根本的解决方法。在最近三十年里,由于以管棒法,熔芯法,热拉法等为代表的先进光纤拉制工艺的成功,大量不同的特种光纤相继被研究和报道,为具体应用提供了重要的可选解决方案。通常来说,更复杂的截面几何结构或者独特的芯包材料成分是特种光纤实现特殊性能的基础。在过去二十年里,一种典型的多组分玻璃光纤——钇铝硅酸盐（YAS）玻璃光纤因为其灵活的稀土掺杂制度、良好的物化稳定性、优秀的光学性能、可靠便利的制备、与石英光纤网络兼容等特点受到了广泛的关注和研究。本文在对熔芯法以及YAS光纤的制备的相关文献进行充分的调研的基础上,以扩展YAS光纤的应用潜力和探索其形成机理为目的展开了一系列的工作。所研究的内容包括熔芯法路线中关于YAS光纤的形成机理、YAS光纤波导结构特点、稀土离子掺杂的YAS体系实现的光纤激光和磁光性能等。我们相关工作有助于从工艺底层认知这一类芯包异质光纤的制备并实现对光纤性能的调控。本文具体研究成果包括:（1）基于熔芯法工艺,使用不同凝聚态的原料(粉末、钇铝石榴石(Y3Al5O12,YAG)晶体、YAG陶瓷)拉制了YAS光纤并对所得光纤性能进行对比。实验表明,高温固相法烧结的YAG陶瓷（密度等同于单晶的60%）可以作为一种较可靠的芯棒原料以制备具有不同稀土掺杂制度的YAS光纤。此外,设计了对比实验研究光纤拉丝过程中不同初始牵引力的影响。结果表明YAS光纤的形成机制包含了随着时间变化的“持续性”的元素扩散过程和基于异质界面应力挤压的特色的短效“突变性”机制。关于后者的讨论可以适用于大部分采用熔芯法拉制的具有异质芯包材料组成的预制棒的情况中。通过合理的拉丝参数,所制备的YAS光纤的波导结构参数理论上可调控。（2）研究了使用1 at%的Nd:YAG晶体拉制的Nd:YAS光纤的波导结构和光谱特点。根据YAS光纤的元素与光纤截面上应力、折射率的分布提出了“树轮”型结构模型。基于所制备的Nd:YAS光纤搭建了全光纤激光谐振腔,实现了1064 nm的光纤激光出射并表征了所搭建的光纤激光器性能参数。另外,我们使用10 at%的Nd:YAG陶瓷制备了高Nd3+含量的YAS光纤,在基于1.7 cm长的分布式布拉格反射（DBR）腔上实现了单频激光输出。（3）使用高温固相法制备了包含不同掺杂浓度的Tm:YAG陶瓷并拉制为具有不同Tm3+含量的Tm:YAS光纤。对比分析了Tm3+离子浓度对于Tm:YAG陶瓷的荧光性能以及荧光寿命的影响。使用所制备的Tm:YAS光纤搭建了线性全光纤激光谐振腔,实现了1950 nm的激光输出。这一工作首次报告了2?m波段的YAS光纤激光,并证明了基于熔芯法制备YAS光纤可实现灵活的稀土离子掺杂（在浓度和种类搭配上）,这表明YAS光纤在稀土相关的应用领域具有普适的潜力。（4）使用10 at%的Yb:YAG透明陶瓷拉制了高掺杂的Yb:YAS光纤,表征了所拉制光纤的荧光性能。搭建了4.4 cm长的光纤放大器,对所制备YAS光纤的单位长度增益性能进行了表征,并基于DBR短腔实现了Yb:YAS光纤的单频光纤激光输出,这个工作首次证明了YAS光纤可以作为一种稳定的多组分玻璃光纤用于实现单频激光。（5）作为与稀土离子相关的一大应用领域——磁光应用的探索,我们通过熔融淬冷法制备了一系列含高Tb掺杂浓度的TAS、TASB玻璃。分析了加入B2O3对于对玻璃样品的法拉第偏转角、折射率、热性能以及玻璃微结构的影响。结果表明,所制备的玻璃具有优良的综合性能。由于所制备的TAS玻璃成分来源于我们已实现的YAS光纤纤芯,相关的研究有助于实现基于YAS体系的磁光光纤的开发。