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光纤激光器已广泛的应用于光纤通信、光纤传感和激光技术等领域中。包层泵浦技术在调Q光纤激光器中的应用，使调Q光纤激光器输出脉冲峰值和单脉冲能量已达到了传统固体激光器的水平。特别是调Q光纤激光器具有结构紧凑、光束质量好、阈值低、效率高、脉宽窄、无需主动制冷等众多优点，在许多应用领域成为调Q固体激光器的主要竞争对手。本论文重点对调Q双包层光纤激光器进行了理论和实验研究。主要工作可归纳如下：
1.分析了光纤激光器中利用受激布里渊散射产生自调Q脉冲的原理。对双二色镜腔的国产D型掺Yb3+双包层光纤激光器进行实验研究，避免了输出光中存在剩余泵浦光，得到了中心波长为1.076μm的激光输出。
2.观测了掺Yb3+双包层光纤激光器的时域特性和光谱特性。研究了抽运功率、腔损耗对激光器工作特性的影响。利用单镜腔结构的光纤激光器，可产生自脉动、受激布里渊散射和受激喇曼散射等非线性效应；而采用双镜腔结构以减小腔损耗的方法，有抑制自脉动和提高激光器工作稳定性的作用。
3.推导了调Q光纤激光器的输出特性，给出了描述调Q激光脉冲特性参数的一般表达式。对准连续光纤激光器、脉冲泵浦调Q光纤激光器及自调Q光纤激光器的输出特性进行了理论分析与数值模拟。
4.数值模拟了了光纤长度、输出端腔反馈对大模面积掺Yb3+双包层光纤激光输出特性的影响，对激光器进行了优化设计。采用连续泵浦，得到了平均功率4.6W的准连续激光输出。采用脉冲泵浦，得到了脉宽小于50ns、峰值功率为5.3kW、单脉冲能量为0.26mJ的稳定的调Q脉冲输出。
5.分别对Sagnac环和光纤光栅Sagnac环的输出特性进行了理论分析和数值模拟，分析了耦合比和光纤长度对干涉环输出特性的影响。6.对结构新颖的全光纤自调Q环形腔Er3+/Yb3+共掺光纤激光器进行了实验研究。利用光纤光栅Sagnac环作为波长选择器，利用未被抽运的增益光纤作为可饱和吸收体，得到了高功率、窄线宽、稳定的脉冲输出。
7.研究了单程后向和双程后向结构Er3+/Yb3+共掺超荧光光源的输出特性。采用单程后向结构，最大超荧光输出功率为120.4mW。在双程后向结构的实验装置中再加入一段掺Er3+光纤，有效地将超荧光的3dB带宽拓展到88nm。