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新型高浓度稀土掺杂光纤及其相关器件是下一代光网络和大功率光纤激光器的关键组成部件。本论文在国家重点基础研究规划(973)项目“面向光路交换网络的光纤器件理论与关键技术研究”和两项国家高技术研究发展计划(863)项目“新型光交换技术”和“一泵多纤光传输技术的研究”的共同支持下,围绕着单模大模场直径高浓度掺铒光纤及其相关器件进行了一系列深入的理论和实验研究工作,获得了以下创新性成果：1.基于稀土离子分层掺杂的思想,提出了一种新型单模大模场直径高浓度掺铒光纤的设计方法,在一定程度上解决了传统MCVD法制作单模掺铒光纤时大模场直径与铒离子高浓度掺杂较难同时实现的问题。理论分析了该型光纤的结构参量与其特性参数的关系。结合实验室条件,试制出了纤芯为双层铒离子掺杂结构的单模大模场直径高浓度掺铒光纤样品,模场直径为12-rn,铒离子掺杂浓度为5332ppm,1530nm处峰值吸收系数为84.253dB/m。对光纤样品进行了增益性能测试和短线腔光纤激光器的研究工作,结果表明,这种新型设计方法对制作高品质的单模大模场直径高浓度掺铒光纤具有较高的参考价值。2.理论研究了D型双包层光纤中各模式能量分布状态对泵浦光吸收效率的影响。实验制作出了D型双包层高掺铒光敏光纤样品,并成功在其上刻写了反射率为90%(1545.297nm处)一的均匀光纤布拉格光栅,为制作全光纤型大功率光纤激光器用包层泵浦光纤提供了一个良好的选择。3.基于界面能理论,建立了适用于二氧化硅单组分疏松层热力学研究的数学模型,分析了MCVD法中二氧化硅微颗粒的相变及生长过程,从理论上给出了沉积温度和反应速度对疏松层形貌特征的影响规律：降低沉积温度或提高反应速度,能够降低二氧化硅微颗粒的成核能垒,增加颗粒的数量并缩小颗粒尺寸,有利于沉积出具有高孔隙率和良好疏松度的高质量疏松层组织。