石英基掺铥光纤激光器发射谱覆盖1.5-2.2微米波段，其中含有两个大气窗口和一个强水吸收峰，2微米激光在外科微创手术中能有效避免散射光对周围组织的损伤，因而是理想的外科微创手术刀。由于其波段位于人眼安全区，大气吸收小，透过率高，其激光雷达探测地面时，目标分辨率能提高8-10倍。2微米掺铥光纤激光器在遥感探测、激光雷达、生物医学，光电对抗等方面具有广泛的应用前景，此外，2微米激光还是3~5微米中红外激光的理想泵浦源。本论文主要论述了：（1）介绍了OSLO软件在模拟透镜耦合系统中的应用，并利用ABCD法则分析了高斯光束的光学参数在双透镜系统中的变化过程。并结合约束最优化函数求出符合增益光纤耦合条件的双透镜焦距参数。（2）分析了在飞秒激光相位掩膜板法中相位腌膜参数与所刻光纤光栅反射率以及反射波长之间的关系，结合光纤光栅反散谱的仿真，利用飞秒激光相位板法在双包层掺铥光纤中在线写入FBG选频,布拉格波长为1971纳米。（3）在简化的速率方程与边界条件下，结合MATLAB软件对掺铥光纤激光器进行仿真，并对比了不同的泵浦方式下泵浦光与信号光以及粒子数反转密度在光纤中的分布状况。（4）搭建空间耦合掺铥光纤激光器系统，最终获得功率10.7瓦，斜效达36.8%光束质量因子M2=1.58的激光输出。