高功率窄线宽线偏振单频光纤激光器的结构紧凑、稳定性好、易操作免维护,在激光雷达、引力波探测、空间光通信、非线性变频等领域有重要的应用。特别是1.5μm波段kHz线宽的单频激光,使用非线性晶体将其倍频到780 nm,并采用铷原子吸收线进行稳频,可获得长期频率稳定的铷原子操作激光,在基于原子的精密测量领域具有重要价值。再加上其特有的人眼安全、光纤传输损耗低、大气透过率高等优势,近年来得到人们的广泛关注。采用主振荡功率放大(MOPA)技术是获得这种激光源的重要途径。本论文围绕1.5μm波段高功率窄线宽的MOPA结构单频光纤激光器开展研究,具体工作内容包括:第一,基于速率方程和传输方程构建了铒镱共掺双包层光纤(EY-DCF)放大器的理论模型,指明了高功率泵浦下反向传输的Yb-ASE是限制其功率提升的主要原因。提出并演示了一种基于双波长辅助信号注入技术的包层泵浦的EY-DCF放大器方案。实验结果表明,通过使用波长为1030nm和1040 nm的辅助信号,可大幅缓解单一波长信号注入时因EY-DCF非均匀增益加宽效应,对抑制反向Yb-ASE中潜在自激谱峰的制约,既可以增大放大过程中允许的最大泵浦光功率,又可在增益光纤末端发挥其辅助泵浦作用,使得信号光的净输出功率达到13.8 W。第二,基于实验室自制的1560 nm单频窄线宽DBR型光纤激光器,使用波导型周期极化铌酸锂(PPLN)晶体,在30 mW的1560 nm基频光功率下获得2.8 mW的倍频光输出,通过使用饱和吸收光谱稳频技术将获得的780 nm激光锁定到铷原子超精细跃迁谱线上,获得了绝对频率的激光输出,并将1560 nm激光器的频率波动在长时间内稳定在±150 kHz以内。第三,将自制的1560nm单频低噪声DBR光纤激光器经铷原子吸收线稳频后作为种子源,通过合理设计放大器结构,优化光纤熔接参数,最终使用两级单模光纤放大器和两级双包层铒镱共掺光纤放大器,得到了高功率、窄线宽、线偏振、基横模输出的1560nm激光光源。使用块状PPLN晶体倍频可获得频率稳定的输出功率高达2.25 W的780 nm激光。第四,通过合理的机械结构设计以及光纤热管理措施,将1560 nm高功率窄线宽的MOPA型光纤激光光源集成封装在4 U的标准机箱内,外置倍频模块,可获得780 nm操作激光。结合边带锁定的饱和吸收光谱稳频技术,可以在1.2 GHz的调谐范围内精确调谐780 nm激光的频率,最终在一台激光器上可以同时获得冷却光、再泵浦光及原子干涉相干操作激光。以上研究结果对发展高功率、窄线宽、频率稳定的全光纤MOPA激光器,以满足非线性变频、原子精密测量、引力波探测、激光雷达等应用需求具有重要参考价值。