随着可见光激光器的发展,绿光激光器在医疗、数据存储、彩色显示、精密加工等领域具有广泛的应用。其中,高功率、结构紧凑、稳定可靠的绿光激光器成为目前可见光激光器的一个研究热点。自90年代初以来,利用上转换技术在掺杂Ho3+离子氟化物光纤中产生绿光激光都有陆续报道,但是产生的绿光功率并不高（<50 mW）。本文系统地对绿光上转换Ho3+:ZBLAN光纤激光器展开理论和实验研究。以高功率红光固体激光器为泵浦源,分别进行绿光可调谐全光纤激光器和高功率绿光单波长光纤激光器的实验研究,并且利用Judd-Ofelt（J-O）理论计算光谱特性和速率方程组对绿光上转换过程建模。具体模拟了绿光在不同入射泵浦光功率下的强度变化,理论分析与实验研究相结合,目的是为了探索一种实现高功率绿光上转换激光输出的方案。主要研究内容包括以下几个部分:Ⅰ、第一部分主要是文献调研,为后续理论和实验研究展开作铺垫。首先,回顾了光纤激光器的发展进程和应用,具体介绍了可见光光纤激光器的实现技术途径,以及Ho3+:ZBLAN光纤在实现可见光和红外波段激光器的发展与研究现状;最后,详细介绍上转换技术的机制和J-O理论的计算公式及其应用。Ⅱ、测量了 Ho3+:ZBLAN光纤的吸收谱和发射谱,并对其光谱特性分别进行分析和计算。针对测量得到的吸收谱进行数值分析,分别计算吸收系数、吸收截面积和J-O理论的强度参数,再由三个强度参数计算各个能级跃迁的几率,5F4（5S2）,5F5,5I5,5I6和517的能级寿命及其对应跃迁谱线荧光分支比。对于发射谱的测量,使用自制高功率红光（～640 nm）固体激光器作为泵浦光源,具体测得Ho3+:ZBLAN光纤的上转换发射谱。通过分析各个发射峰对应的能级跃迁,再分别由Füchtbauer-Ladenburg（F-L）公式计算能级跃迁5F4（5S2）→5I8（～550 nm）的发射截面积,利用以上数据为后续进行理论计算提供可靠的数据。Ⅲ、绿光光纤激光器实验材料制备。通过去涂覆层、制作光纤头、抛光等过程准备不同长度的Ho3+:ZBLAN光纤和普通石英单模光纤（SMF）,利用等离子体溅射技术在SMF端面上直接镀膜,将其作为绿光上转换激光器的谐振腔镜,其镀膜参数分别为:光纤输入镜M0对红光高透、绿光高反（T=86.8%@640 nm,R=99.5%@550 nm）,光纤输出镜M1对红光高反、绿光部分透过（R=80%@640nm,T=14%@550nm）。Ⅳ、绿光光纤激光器实验开展与优化方案。首先,利用M0和M1进行绿光可调谐全光纤激光器实验,即在Ho3+离子掺杂浓度相同,选择Ho3+:ZBLAN光纤长度分别为Lac=12 cm、17.5 cm和25.5 cm,分别实现了不同激光性能的绿光激光。当使用Lac=17.5 cm时,实现了绿光最高功率120.7 mW,且绿光波长在550-545 nm范围内可调谐。主要由于通过5F4（5S2）与518能级之间斯塔克（Stark）能级分裂解释了这一波长“蓝移”现象,同时根据计算的绿光激光增益谱线,理论上也分析了绿光可调谐结果。接着,利用SMF高反射镜MO与Ho3+:ZBLAN光纤端面的具有固有菲涅尔反射（4%）构建绿光激光谐振腔,选择Lac=17.5 cm和29.6 cm分别开展高功率绿光单波长激光器实验。实现绿光波长稳定运作在544 nm,且当Lac=29.6 cm时,绿光最高输出功率达到236 mW。最后,建立速率方程组,构建绿光上转换动力学过程,分别得到5F4（5S2）、516和5I7能级粒子数密度随泵浦功率的变化情况。对比不同泵浦功率下的谱线发射强度,理论仿真结果与实验结果相一致,总结并提出进一步实现更高功率绿光激光的改进方案。