增益导引折射率反导引(GG IAG)光纤的特点是纤芯的折射率比包层的折射率小，增益效应保证了模式在此波导中的传输，从而使得该光纤在单模传输的同时，模场尺寸较传统光纤大幅增加。总结了增益导引折射率反导引光纤激光器的研究进展。分别综述了国内外增益导引折射率反导引光纤的理论分析，包括弯曲特性、模式耦合特性、增益饱和特性和温度特性，以及掺钕、掺镱增益导引折射率反导引光纤激光器的实验进展情况。讨论了增益导引折射率反导引光纤激光器在高功率光纤激光中的现状及现阶段急需解决的问题。

为了研究增益导引折射率反导引光纤激光器的功率分布及输出特性，根据此类光纤的结构原理和特点，建立了端面抽运的增益导引折射率反导引光纤激光器的基模光速率方程，推导了避免激发高阶模的增益阈值判决条件，并运用弦切法和Runge-Kutta法数值求解了该速率方程，分析了光纤长度、腔镜反射率等参量对基模输出功率的影响。采用芯径为100μm、折射率差为-0.00094、掺杂Yb3+浓度为5×1026/m3的增益导引折射率反导引光纤构建激光器时，要使得整段光纤不激发高阶模，需使光纤长为3cm、两腔镜反射率为0.98和0.3，当抽运功率为30W时，可获得2.42W的大模场单模输出，斜率效率约为8.1%。结果表明，优化设计腔镜反射率和光纤长度后，采用较短的大模场高掺杂增益导引折射率反导引光纤可获得一定效率的基模输出。

研制了Yb3+掺杂增益导引折射率反导引（Yb3+GGIAG）光纤的纤芯和包层玻璃材料，采用套管法拉制了Yb3+GGIAG光纤，纤芯直径为120 μm，内包层直径为220 μm，外包层直径为260 μm，纤芯与包层折射率差Δn=-0.00094。测试不同长度的Yb3+GGIAG光纤，发现当单模信号光通过Yb3+GGIAG光纤时，光束质量因子M2x≈2.724；M2y≈2.642，结果表明该光纤具有近似单模的特性，经计算光纤模场直径大于150 μm。

在增益导引的作用下，未采用任何补偿措施，主振荡功率放大（MOPA）激光器的输出光光束质量得到改善。综合考虑热效应、增益导引效应、增益饱和效应后，在MOPA系统中建立了一种新的激光放大模型，并进行了数值计算，模拟结果与已报道的实验结果符合较好。另外，计算结果表明填充因子和抽运光功率是影响输出激光光束质量的重要因素，而热效应与增益导引效应是其深层原因，这对进一步利用增益导引效应改善光束质量具有指导意义。

为了能够更好地研究反折射率增益导引光纤的工作特性及掺镱反折射率增益导引光纤放大器模型,分析其对信号光的放大特性,利用信号光饱和参量S方法,求解速率方程,针对100μm芯径特征尺寸,进行了理论分析及仿真计算。结果表明,在特定的掺杂离子浓度和抽运功率下,得到信号光增益与光纤长度的相互关系,并得到最佳光纤长度、掺杂离子浓度和抽运功率的数值曲线,与普通的光纤放大器相比,其放大特性有很大的提高。

为了实现大模场单模光纤,采用增益导引和折射率反导引相结合的新方法,进行了腔镜反射率对增益导引折射率反导引光纤激光器影响的理论研究,数值模拟了不同增益系数和负折射率差值情况下的模场分布及对模场的影响,得出了单模运转条件。结果表明,增益导引和折射率反导引光纤可以实现大模场面积,这为设计大模场光纤提供了理论依据,具有重要的指导意义。

传统的大模场光纤是通过设计光纤结构来获得大模场面积的,可以实现的模场面积只能达到几百平方微米。增益导引和折射率导引相结合是实现大模场单模光纤的一种新方法。通过分析增益因子对折射率以及归一化频率的影响,得到了光纤中各阶模式截止条件与纤芯包层折射率差和增益因子的关系。最后以包层折射率为1.5734,纤芯折射率为1.5689,纤芯半径为50 μm,10%(原子数分数)重掺杂钕离子的磷酸盐光纤作为模拟计算对象,当波长为1.064 μm时,得到其模场直径大于90 μm。对于普通光纤,增益导引和负折射率导引相结合的方法对实现大模场单模传输很有前景。

自发发射因子β是半导体光电器件的重要参数, 在以往对超辐射发光管的特性分析, 特别是应用速率方程对超辐射器件的光强进行估算时, 多沿用与超辐射发光器件相应结构激光器的β因子, 由于两者的光输出特性不同, 这种沿用不仅会造成β因子物理意义上的混乱, 而且也给超辐射器件光电特性的分析带来了较大的误差。 对超辐射发光管的自发发射因子β进行了讨论, 提出了平均自发发射因子的概念, 并对增益导引及折射率导引的β因子进行了估算和比较。

详细讨论了激光二极管泵浦的Nd:YAG微片激光器输出的纵、横模特性.当泵浦功率小于740 mW时，输出为单纵模、基横模，线宽达到仪器分辨极限25 MHz.