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2μm波段的激光以其在医学、军事、科研等领域的巨大应用价值而受到广泛关注。由于光光转换效率高、腔稳定性强、易于泵浦等优势，利用掺铥光纤激光器可以在2μm波段获得高功率激光输出。由于被动锁模技术和新型二维材料的快速发展，基于新型二维材料的掺铥光纤锁模激光器成为目前的研究热点。与传统单模光纤相比，大模场面积的双包层光纤可以有效抑制受激拉曼散射效应，有利于获得大功率输出。同时，本论文围绕大模场面积双包层掺铥光纤激光器展开理论与实验研究，主要内容包括: (1)研究了铥离子的能级结构与主要泵浦方式，对三种泵浦方式进行比较。建立了基于793nm波段泵浦方式的理论模型并进行求解。同时建立了在掺铥光纤激光器中基于可饱和吸收体锁模的非线性薛定谔方程，利用分步傅里叶法进行求解。 (2)利用铥离子的速率方程数值模拟了双包层掺铥光纤的连续光输出特性。对比了前向泵浦、后向泵浦、双向泵浦三种泵浦方式下激光的输出参数，结果表明双向泵浦方式最佳。分析了腔内小信号增益系数与掺杂光纤参数的关系，证明存在最佳的掺杂浓度和掺杂光纤长度。基于非线性薛定谔方程进建立了掺铥光纤激光器中锁模脉冲的产生，并分析了可饱和吸收体参数、腔参数、掺杂光纤参数对输出平均功率、脉冲宽度和峰值功率的影响。 (3)基于793nm半导体激光器泵浦源与双包层掺铥光纤，搭建了高效的泵浦耦合系统，在泵浦功率8.32W时，获得最大输出功率3.17W，斜效率48％，输出中心波长为2037nm。对比了基于不同分散剂的二硫化钼(MoS2)溶液的分散均匀性，选取1-甲基-2吡咯烷酮(NMP)为溶剂。利用液相分离法制备MoS2可饱和吸收体，并测试了在不同超声时间下的MoS2光学特性。将制备的MoS2可饱和吸收体加入谐振腔进行锁模实验。结果仅实现连续光输出，未获得调Q或锁模现象。分析原因是掺杂光纤参数未达到最佳值，导致腔内增益较低。且制备的MoS2可饱和吸收体饱和能流较大，腔内功率密度未能达到可饱和吸收体的调制阈值。最终在泵浦功率8.32W时获得最大输出功率2.84W的连续输出，斜效率为41.8％，输出为双波长2048nm和2067nm。