为研究掺镱光纤（YDF）光子暗化效应对高功率高亮度光纤激光器的影响，利用25/400 μm大模场YDF和915 nm半导体泵浦源搭建了光纤激光振荡器，输出功率可达5 kW，输出激光为近单模。对该光纤激光振荡器进行满功率拷机时出现了光子暗化现象，激光器输出功率急剧下降，输出激光时域中呈现出强烈的横向模式不稳定性（TMI）现象。经过多次测试后发现：后向泵浦时该光纤激光振荡器的TMI效应对应的泵浦功率阈值和输出功率阈值均出现一定程度的下降（约为14%），与传统理论相符；前向泵浦时TMI效应对应的泵浦功率阈值和输出功率阈值出现一定程度的上升（约为15%），这与传统理论不相符，需进一步开展研究。最终，该光纤激光振荡器输出功率受到光子暗化效应的影响无法维持在5 kW功率水平。

γ射线等高能射线会使掺镱光纤产生暗化效应,降低掺镱光纤激光器长时间运行的可靠性。测量了γ射线辐照总剂量对大模场掺镱光纤的损耗特性,结果表明,待测光纤损耗随辐照总剂量线性增大。基于辐照导致的损耗的测量结果和速率方程模型,研究了辐照损耗产生后具有不同结构参数的激光器的效率变化。结果显示,仅考虑辐照损耗效应时,976 nm泵浦的光纤放大器对辐照附加损耗的敏感性最低;待测光纤最优信号光的中心波长为1070 nm,但是在1060~1100 nm范围内最小与最大效率仅相差2%。本研究从掺镱光纤激光器系统层面开展探索研究,为后续激光器的设计和实际应用提供了参考。

掺镱石英光纤是掺镱光纤激光器及放大器的重要基础元件.掺镱光纤性能提升是促进掺镱光纤激光器系统功率进一步攀升的关键.本文回顾了高功率掺镱光纤激光器系统功率攀升情况及功率限制性问题，简述了针对激光功率攀升的瓶颈问题所提出的改善性方案.重点阐述了掺镱光纤制备技术、光纤材料、结构性设计在改善功率限制性方面所取得的研究进展，并对未来掺镱石英光纤的研究及发展趋势进行了展望.

概述高平均功率光纤激光技术基础领域的最新研究成果,阐明高平均功率光纤激光的技术进步与谐振腔、模式、非线性效应等基础科学问题深度发展的相互促进过程,给出本系列论文的写作思路。

光纤激光器的输出功率达到一定阈值后, 激光器中会出现模式不稳定效应, 该效应会对激光器的输出功率和光束质量造成严重影响, 限制了大功率激光器的进一步应用。研究大功率光纤激光器中的模式不稳定机理及抑制方法, 这对光纤激光器输出功率的进一步提高具有重要意义。系统介绍了模式不稳定机理, 并总结了一些模式不稳定的抑制方法。

自光纤激光器问世以来，随着半导体材料与光纤制备技术的快速发展，光纤激光器的输出功率由毫瓦级提高到了万瓦级。然而，随着输出功率的增加，光纤激光器在低输出功率下未表现出的诸多现象逐渐显现，如光纤热损伤、非线性效应、模式不稳定等，这些现象限制了光纤激光器的应用，因此对掺镱光纤的质量要求越来越高。针对高功率掺镱光纤的制备工艺、掺杂组分及结构设计等方面进行了讨论，分析了高功率掺镱光纤的热稳定性、功率稳定性及模式稳定性的研究现状，并总结了其发展趋势。

高功率掺镱光纤激光器长时间工作会产生光子暗化现象，导致激光器输出功率降低，因此研究掺镱光纤光子暗化现象对促进掺镱光纤激光器的进一步发展具有重要意义。从产生机理、产生的影响以及抑制方法三方面，详细介绍了掺镱光纤光子暗化现象的研究进展，为光子暗化现象的深入研究提供参考。

阐述了国内外在光子暗化效应测试、抗光子暗化性能提升及机理方面的研究工作。展示了测试的光子暗化效应对吸收光谱、特定波长附加损耗以及输出功率的影响。制备的一种新型抗光子暗化光纤,其抗光子暗化性能相对于常规掺镱光纤提升近15倍,斜率效率为81.8%。由此光纤制备的光纤激光器实现800 W功率的稳定输出,未观测到功率的衰减。

掺稀土光纤是光纤激光器的基础，而掺杂光纤的光子暗化是影响激光输出功率稳定性的重要因素。综述了光子暗化的产生机理、光子暗化对光纤激光器的影响及其抑制方法，旨在为相关研究提供参考。

光子暗化是影响光纤激光器及放大器稳定性和寿命的重要因素。通过实验观察了光纤激光器输出功率的时间演化特性，发现暗化的光纤具有自我恢复的现象，其恢复的程度具有时间依赖的特性。通过设计一种可行的光子暗化测试方法，测试了国产光纤的光子暗化特性。利用638 nm半导体激光器对已暗化的光纤进行漂白，结果表明638 nm激光可以有效漂白光子暗化引起的额外损耗，并对其机理给出了一种合理的解释。