掺Yb3+光纤激光器和放大器的增益光谱宽，热稳定性好，单程增益高，结构稳定，输出模式是接近衍射极限，可以由一个二极管(LD)泵浦，大幅度降低成本。激光器和放大器中的增益光纤（掺Yb3+光纤）上能级寿命较长，具有相当宽的增益带宽;光光转换效率显著;Yb3+能级结构简单，不存在对泵浦光和信号光的激发态吸收和浓度猝灭效应;纤芯的掺杂浓度可以控制很高，即使光纤长度很短也可以获得很高的增益。但是，传统的双包层锁模脉冲光纤激光器的纤芯面积较小，导致脉冲在传输的过程中很容易积累非线性相移，从而使得脉冲发生畸变。而且高功率状态下，纤芯会因为温度过高而被破坏。微结构光纤(Microstructure Fiber，MSF)大的模场面积，严重的降低了非线性效应积累;外包层结构中的大空气孔使光纤的数值孔径增大，很大程度上提高了泵浦光的耦合效率。这些优点使得微结构光纤具有应用于超短脉冲光纤激光器和放大器的潜力。　　要研制出高功率掺Yb3+光纤激光器和放大器，首要是制备出性能良好的掺Yb3+光纤纤芯材料。本文从微结构光纤的制备过程，光纤测试和飞秒激光光纤放大器的实验方面进行了深入的研究，主要内容如下:　　第一，叙述了掺Yb3+光纤激光器的分类以及研究进展，重点分析了脉冲掺Yb3+微结构光纤激光器的研究意义。　　第二，阐述了微结构光纤的制备和光纤特性的测试。利用实验室自行研发的高温等离子体非化学气相沉积技术和溶液法相结合制备出了高浓度掺Yb3+石英玻璃，经打磨和抛光后制成一定尺寸的光纤纤芯，用光纤拉丝塔将经堆砌法制成的光纤预制棒拉制成高质量的掺Yb3+微结构光纤。实验上对所制备的掺Yb3+微结构光纤的光学特性进行了研究，包括损耗特性，荧光特性等。　　第三，介绍了掺Yb3+微结构光纤飞秒脉冲放大器的理论基础。首先分析了Yb3+离子能级结构和速率方程。然后简单介绍了YDFA(Yb3+-doped doublefiber amplifier)的放大原理。然后介绍了脉冲放大器性能的各项参数和指标及问题分析。最后分析了脉冲放大过程的制约因素并找出解决方案。　　第四，主要从实验上探究了飞秒脉冲掺Yb3+微结构光纤放大器。首先，对放大器中的实际参数和实验环境进行了探索和分析。其次从两种不同的泵浦方式入手，探讨飞秒激光的放大。在确定了光纤的最优化长度下对功率放大进行分析。