高功率光纤激光器是目前激光技术领域最为活跃的研究方向之一。由于其具有结构紧凑、稳定性好、转换效率高、光束质量好等一系列优点，在激光先进制造、激光医疗、国防军事等领域有着重要应用。特种有源光纤、尾纤化泵浦源及光纤化无源器件直接熔接的全光纤化结构方案，由于摆脱了传统的空间光学元件，减小了光学界面，使得高功率激光的产生和传输均可在柔性化的光纤中进行，提高了光纤激光器的可靠性和稳定性。本论文主要对全光纤化高功率光纤激光器技术进行了详细的理论和实验研究。　　 第一章综述了高功率光纤激光器的基本原理、分类、特点、典型应用和发展前景，并从尾纤化泵浦源及泵浦耦合技术、双包层有源光纤、光纤化无源器件、光纤输出准直技术等四个方面简要介绍了全光纤化高功率光纤激光器所涉及到的关键技术、核心材料与部件。　　 第二章对构成高功率全光纤激光器不可或缺的关键器件——双包层光纤光栅(FBG)及其激光特性进行了研究。对FBG设计与制作中涉及到的问题进行了探讨，基于相位掩模法在大模场面积双包层光纤(LMA-DCF)中刻写了FBG，并进行了高功率封装。基于所制备的单个高反FBG和FBGs对，进行了高功率光纤激光实验验证。基于FBGs对的光纤激光器最高输出功率达314W，激光性能稳定。　　 第三章基于稳态热传导方程，对高功率光纤激光器中的热效应进行了研究。建立了双包层光纤稳态温度分布模型，模拟了增益光纤中的温度分布，研究了对流换热系数、光纤尺寸、泵浦功率及结构等因素对光纤温度分布的影响，为千瓦级光纤激光系统中增益光纤的散热管理提供了指导。详细分析了光纤熔点热管理的必要性，并引入了用于判定单点散热特性的接触热阻的概念。　　 第四章对全光纤化高功率光纤激光振荡器进行了理论及实验研究。基于稳态速率方程建立了掺Yb3+双包层光纤激光器(YDCFL)模型，分析了腔镜反射率、增益光纤长度、泵浦结构、泵浦波长、泵浦功率等对激光输出功率的影响，为优化激光腔性能提供指导。对不同泵浦结构、不同泵浦波长的全光纤YDCFL进行了实验研究。在此基础上，设计并实现了高效率的全光纤激光振荡器，利用波长锁定的976nm泵浦源后向泵浦YDCFL，实现了激光功率550W、斜率效率达76.4％的激光输出。　　 第五章对全光纤化高功率光纤放大器进行了理论及实验研究。利用建立的光纤放大器理论模型对不同泵浦功率下的增益光纤长度进行了优化。对无源光纤与增益光纤熔点的冷却进行了理论与实验研究，通过引入金属胶带固定光纤和热界面材料(TIM)填充界面空隙，可实现废热的有效传导，获得良好的冷却效果。基于主振荡功率放大(MOPA)结构，进行了千瓦级光纤激光的实验研究，在种子光功率160W，泵浦光功率1.22kW时，实现了1.17kW的放大激光功率输出，并研制出千瓦级全光纤激光器样机。