为了满足当前新能源动力电池高速生产线极限制造的需求，基于激光焊接过程中的能量分布特征，系统分析了铝合金激光焊接中光纤激光器的光束质量效应，研究了光束质量与焊接稳定性和焊接效率之间的定量关系。随着激光器光束质量因子（M²）的减小，焊缝熔深为2.7 mm时焊接速度呈增大趋势，焊接熔深的工序能力指数（CPK）值也呈增大趋势；当M²从11.60减小到1.25时，焊缝熔深为2.7 mm时激光器的焊接速度增加了5.5倍，焊接熔深CPK值提升了2.3倍。基于激光能量分布特征的分析结果，激光器光束质量效应的提升机制为：在保持相同熔深的条件下，M²越小，能量密度极大值越大，且焊道边缘与中间区域之间的能量密度极值差越大，工件材料的能量吸收效率会越高，则激光器的焊接效率越高。提出将激光器能量密度极大值和能量密度极值差这两者的乘积作为激光器能量密度焊接效率影响因子，由理论计算可知，M²为1.18时的激光器能量密度焊接效率影响因子比M²为11.6时的增加了5.2倍，与实验结果基本一致。

激光焊接是新能源电池制造的关键技术。采用976 nm 半导体激光泵浦技术，在保证泵浦光充分吸收和激光器光光转换效率的同时，缩短增益光纤长度，提高激光器受激拉曼散射阈值，采用独特的增益光纤盘绕技术抑制模式不稳定，提高输出光束质量，实现了2.25 kW纯单模（M²≤1.1）激光功率输出，拉曼抑制比达到-38 dB，能量传输光纤（芯径为14 μm， 数值孔径为0.07）长度达到7 m。输出激光亮度高、光斑直径小、功率密度高，有效降低了焊接中的热效应，避免了焊缝缺陷和飞溅。

基于国产分布式侧面耦合包层抽运(DSCCP)掺镱光纤，建立了一个全光纤、最高输出功率为106.7 W的光纤放大器，并对光纤放大器在前向、后向及双向抽运方案下的输出特性进行研究。研究表明，DSCCP光纤适用于采用双向抽运方案的光纤激光器系统。通过对比发现，双向抽运方案下放大器的斜率效率低于单向抽运方案下放大器的斜率效率。

高功率全光纤结构激光系统中，后向受激拉曼散射光会被合束器等器件吸收，产生热量并对器件造成破坏，成为限制功率提升的因素之一。提出前向拉曼兼容光纤激光器概念，通过注入辅助种子光抑制后向光来提高输出功率。建立了含有受激拉曼散射效应（SRS）的主振荡功率放大（MOPA）结构数值模型，模拟分析了后向光的特性，且比较了注入不同功率、不同波长辅助种子光对输出总功率的影响。计算结果表明，当注入辅助种子光在特定波长特定功率时，系统输出功率可提升一倍以上。

利用大模场掺镱光纤搭建了1018 nm高功率光纤激光器,获得了476 W的最高输出功率。利用6台高亮度1018 nm光纤激光器泵浦掺镱光纤,搭建了全光纤结构的级联泵浦光纤放大器,实现了2.14 kW的最高输出功率,输出功率随泵浦功率线性增长,整体斜率效率为86.9%,M2因子为1.9。

分布式侧面抽运光纤是指一种抽运光由抽运纤通过倏逝场逐渐耦合到信号纤的特殊增益光纤(图1)，其抽运通道和信号通道相对独立，在抽运光耦合和光纤器件保护方面具有独特的优势，并且使抽运光吸收和热沉积更加均匀，在功率提升方面具有非常大的潜力，是大功率光纤激光器领域的一个重要研究分支。2011 年，德国Jena 的Zimer 等利用这种光纤搭建了千瓦侧面抽运光纤激光器。2014 年英国的SPI 公司推出了RedPOWER 系列的千瓦侧面抽运光纤激光器产品。然而，国内对该类型光纤的研究较为薄弱，相关激光器研究目前尚未见报道。最近，**科学技术大学和中电集团第二十三研究所联合自主研发出了分布式侧面耦合包层抽运光纤，并搭建了全国产化光纤激光器，实现了千瓦输出。其结构示意图如图1 所示，左侧为抽运纤1，右侧为信号纤，2为掺镱纤芯，3为信号纤内包层，4为外包层。

光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑、维护方便等优点，在科学研究、工业加工、****等领域具有广泛的应用前景。超荧光(放大的自发辐射，ASE)光源具有光谱覆盖范围宽、时间相干性低、温度稳定性好等特点，在光学层析成像(OCT)、高精度光纤陀螺传感、单光子产生等方面具有广泛应用。此外，超荧光与激光相比，还具有无弛豫振荡、无模式竞争、极高时域稳定性等突出特点。而基于掺杂光纤搭建高功率的超荧光光纤光源(SFS)，有望成为新型高亮度光源的技术方案。

为了研究不同缠绕方式对于光纤包层抽运光吸收的影响，理论研究了圆形缠绕光纤和跑道型缠绕光纤包层光场传输特性。数值模拟了不同长度、纤芯包层比、吸收系数和弯曲半径时不同缠绕方式的光纤抽运光吸收情况。计算结果表明，弯直周期缠绕光纤对抽运光的吸收优于圆形缠绕光纤，全直光纤对抽运光的吸收最不好。同时结果表明，光纤的纤芯包层比和弯曲周期数目存在一个最优范围，使得弯直周期缠绕光纤对抽运光吸收最好。而且增加光纤总长、增大吸收系数、减小弯曲半径等方式均可以提高光纤包层抽运光的吸收。

研究了新型分布式侧面耦合包层抽运光纤激光器的特性。通过建立相互耦合的速率方程组，对分布式侧面耦合包层抽运光纤激光器进行了数值仿真。通过数值模拟与端面抽运双包层激光器进行对比，分别得到了两种模型的抽运光光场分布和输出激光分布，以及探讨了最佳光纤长度等激光器特性参数。结果显示，分布式侧面耦合包层抽运光纤的信号光纤中抽运光分布比较均匀，两端的热负荷较小，激光产生的线性度很好，热量能够分散到整根光纤，在高功率激光器的应用中具有较大的优势，这为更大功率光纤激光器的实现提供了新的思路。