高功率光纤激光器和放大器由于具有效率高、体积小、光束质量好、便于热管理、稳定性高等优点，近些年得到了快速发展，其广泛应用于工业加工、军事、医疗、科研等众多领域。本论文主要对高功率光纤激光器用掺镱光纤开展了相关的试验研究。
　　从掺镱光纤的设计出发，阐述和模拟了掺镱光纤的基本结构、组成、数值孔径、模场直径和归一化频率等参数对光纤性能的影响。阐述了高功率光纤激光器用掺镱光纤预制棒制备技术、拉丝技术和测试技术。进一步分析了掺镱光纤制备过程中需注意的事项及所发生的化学反应，并且采用相关的测试技术对掺镱光纤进行了测试分析。
　　在光致暗化效应测试表征方面，探讨了国内外光致暗化测试进展，搭建了光致暗化测试系统。基于掺镱光纤激光器稳态速率方程和振荡器理论模型，优化了光致暗化系统测试过程中的泵浦方式、泵浦功率和测试光纤长度。采用GR&R的方法对该系统进行了评价，结果5.9%表明系统状态良好，满足重复性和稳定性测试要求。
　　针对高功率光纤激光器用掺镱光纤普遍存在的光致暗化问题，试验验证了Ce掺杂可明显改善Yb掺杂铝硅酸盐光纤的光致暗化抑制性能，并优化了Ce的掺杂浓度。发现少量P(P2O5~0.27mol%)掺杂可明显改善Yb/Ce共掺铝硅酸盐光纤的光致暗化抑制性能，但未降低光纤的包层泵浦吸收。发现在纤芯中共掺杂一定浓度Ce2O3(~0.05mol%)、P2O5(~0.83mol%)和Al2O3(~1.61mol%)的Yb/Ce/P共掺20/400μm铝硅酸盐光纤表现出优异的光致暗化抑制性能，在现有测试条件下633nm处的光致暗化附加损耗约为0dB/m。在光纤中掺杂各个组分未明显引入附加的纤芯损耗，提出Yb/Ce/P共掺铝硅酸盐光纤光致暗化抑制的机理是各掺杂组分的协同抑制作用。
　　通过将低折射率氟掺杂石英单元嵌入光纤预制棒内包层，减小光纤圆形内包层的有效泵浦面积被证明是提高双包层掺镱光纤包层泵浦吸收的一种有效方法，即使光纤内包层是圆形结构。提出了一个修正的模型来评估计算内包层改性圆形光纤的包层泵浦吸收，包层泵浦吸收的大小取决于嵌入内包层掺氟石英单元的数量N和直径D。相比常规的八边形掺镱光纤，所制备的圆形掺镱光纤可较好的实现与圆形无源被动光纤包层对准熔接，包层泵浦吸收的增大使其在全光纤谐振腔系统中可提高31.3%非线性受激拉曼(stimulated Raman scattering, SRS)阈值。
　　针对常规Yb掺杂铝硅酸盐光纤在光谱合束短波长区域输出激光受放大自发辐射(amplified spontaneous emission, ASE)和非线性效应抑制的问题，制备了Yb掺杂25/400μm磷硅酸盐二元光纤。相比常规Yb掺杂铝硅酸盐光纤，MOPA结构1046nm激光性能测试证明了Yb掺杂磷硅酸盐二元光纤在短波长具有更好的ASE和非线性效应抑制结果。与铝硅酸盐材料相比，磷硅酸盐材料组成增大了配位的不对称度，导致发射峰蓝移是Yb掺杂磷硅酸盐光纤更适合短波长激光输出的主要原因。试验发现光纤纤芯台阶式结构设计可实现纤芯低数值孔径控制，在高功率激光下可获得优异的光束质量输出。