为了改善不同类型光纤熔接时的模场失配, 通过调整普通光纤熔接机的熔接参数, 对模场直径较小的光纤进行加热扩芯, 实现了10/130μm大模场面积双包层光纤和6/125μm单模光纤的低损耗熔接, 光纤耦合效率可达到91%, 并成功应用于自主研发的小型1064nm光纤激光器中。对利用光纤熔接机加热扩芯制作模场适配器进行了理论分析, 并用1064nm光纤激光器测量其实际传输损耗。实验结果表明: 采用普通光纤熔接机, 适当的调整熔接参数, 可以有效地提高大模场面积光纤到单模光纤的耦合效率, 为制作模场适配器提供了一种简单实用的方法。

基于激光器的结构, 实验研究了影响光束质量的因素。搭建了百瓦级全光纤激光器, 在最大泵浦功率为436 W的条件下, 在1 080 nm处获得的激光输出为300 W, 光-光转换效率为69%, 光束质量M2为1.13。实验研究了谐振腔出射的激光光束在传能光纤中传输时径向功率分布的变化, 结果显示: 随着光束在光纤中传输距离的增加, 光纤中的包层光功率呈现出先增加后保持不变的趋势, 因而在传输距离上选择不同的长度对包层光进行剥除, 可以获得不同的光束质量。实验还显示, 在相同的泵浦条件下, 与包层光剥离器设置在腔外相比, 其设置在谐振腔内可获得更高的激光输出功率, 但是光束质量较差。最后, 采用在腔内腔外各加一个包层光剥离器的方法获得了更好的光束质量, 此时M2为1.07。

加热单模光纤可以增大光纤等效纤芯半径，进而增大单模光纤的模场。根据粒子扩散方程建立了加热扩芯光纤的理论模型，并对其模场特性进行了数值分析。对两种单模光纤进行了加热扩芯技术实验研究，将模场直径增大3倍左右。监测了加热扩芯带来的损耗，实验发现掺杂浓度更高的单模光纤加热扩芯损耗更小。