双端输出光纤激光振荡器可以通过一个单谐振腔结构实现两路激光输出，能够减少高功率光纤激光系统的体积和成本，在工业领域有着很好的应用前景。基于双端泵浦谐振腔结构，采用稳波长981 nm光纤耦合半导体激光器（LD）泵浦纤芯/包层直径为30/400 µm的双包层掺镱光纤，首次实现了总功率大于8 kW的双端输出光纤激光振荡器。在总最高泵浦功率为10.951 kW时，A端输出功率为3769 W，B端输出功率为4400 W，总功率为8169 W，激光器光-光转换效率74.6%，A、B端激光光束质量M²因子分别约2.13和2.36。在最高输出功率时，两端输出激光中均未观察到动态模式不稳定效应（TMI）和受激拉曼散射（SRS），通过进一步增加泵浦功率，有望实现更高功率的激光输出。

LD泵浦掺镱光纤激光器具有低成本、高效率、高光束质量等优点，在工业、科研、**等领域有着广泛的应用。在大部分实际应用中，由功率和光束质量决定的亮度是影响光纤激光器实际作用性能的核心指标。受到非线性效应（尤其是受激拉曼散射）和模式不稳定效应的限制，当前高亮度掺镱光纤激光器输出功率提升遭遇了明显的技术瓶颈。为了抑制非线性效应和模式不稳定效应，在传统方法的基础上，提出了变纤芯直径光纤和优化泵浦波长等成体系的方法以提升光纤激光器的输出功率；为了有效提高对光纤激光器的设计研发能力，提出并开发了具有自主知识产权的光纤激光仿真软件SeeFiberLaser。首先，介绍了影响宽谱高功率掺镱光纤激光器亮度提升的主要限制因素，给出了各个限制因素的抑制方法；其次，利用自研光纤激光仿真软件SeeFiberLaser对提升光纤激光器功率的方法进行优化设计，并对工业常用的振荡器和高亮度光纤激光放大器进行仿真优化；然后，介绍课题组采用后向泵浦、变纤芯直径光纤和优化泵浦波长等方法提升激光功率，实现的6~10 kW高亮度功率光纤激光器；最后，对更高亮度光纤激光器的技术方案进行讨论和展望，提出了无源器件集成化、增益传能光纤一体化等思路，提出了基于变纤芯直径增益传能一体化光纤和集成化无源器件的新型高功率近单模光纤激光器技术方案。

振荡放大一体化光纤激光器具有振荡器抗回光能力强和放大器效率高的双重优点，在工业领域有着很好的应用前景。国防科大首次实现了输出功率大于5 kW的振荡放大一体化光纤激光器，光光效率约为80%。重点研究了该激光器在高功率运行时的可靠性和控制逻辑。首先，类比普通放大器中“不开种子、只开放大”的情况：在振荡部分泵浦源关闭时，瞬间开启放大部分泵浦源；其次，类比普通放大器中“不关放大、只关种子”的情况：在放大部分泵浦源开启时，瞬间关闭振荡部分泵浦。实验结果表明，以上两种极端情况下激光器都可稳定正常工作。首次验证了该激光器在控制逻辑和泵浦源开关顺序方面无特殊要求。

设计了纤芯直径小—大—小变化的“纺锤形”增益光纤，利用该光纤可均衡模式不稳定和受激拉曼散射抑制的矛盾，提升光纤激光器的输出功率。基于自研的纺锤形增益光纤搭建了主振荡功率放大器（MOPA），实现了5 kW的功率输出，放大器光光效率为66.6%，拉曼散射抑制比大于45 dB，M²因子约2.0。通过优化光纤的设计，可以提升激光器的光束质量和效率。