基于飞秒激光刻写技术和侧面泵浦耦合技术，实现了主光路无熔接点的千瓦级一体化全光纤激光振荡器。采用飞秒激光与相位模板结合的刻写方法，在大模场双包层掺镱光纤上制备了一对光纤光栅，构成激光谐振腔，并采用拉锥-熔合法在同一根增益光纤上制备了两个侧面泵浦耦合器。以中心波长为976 nm的半导体激光器为泵浦源，获得了最大功率为1052 W、中心波长为1070 nm的激光输出，光光转换效率约为73%，光束质量因子M²约为1.8。演示了一种紧凑稳定的一体化光纤激光振荡器系统，并验证了其在实现高功率、高光束质量激光输出方面的潜力，其对高功率光纤激光技术的发展与应用具有重要的价值。

在空心导管泵浦耦合系统中, 测量了激光二极管叠阵中巴条的实际指向性, 并带入仿真建模中, 以便获得更准确、更优的模拟结果。与采用理想巴条指向性的模型模拟结果相比, 耦合系统的耦合效率降低了11.2%。同时, 带入实际指向性的模型模拟结果, 具有更大的能量传输损耗和调制更深的泵浦光场分布, 且该仿真模拟结果与实验结果相符。结果表明, 在空心导管耦合系统设计中, 带入实际巴条指向性模型是获得精确模拟结果的必要条件。

为了满足片状激光放大器对泵浦功率密度的要求, 设计并加工了高缩束比的耦合系统。根据LD的发光特性, 将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列, 采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合, 将发光面积为330 mm×85 mm的泵浦光, 在输出口处压缩至18 mm×18 mm的口径, 耦合系统的缩束比高达86∶1。模拟计算表明, 该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低。实验测量该耦合系统的效率为84.2%, 输出口处泵浦光场快慢轴的调制度分别为130和1.18, 且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后, 依然可以保持泵浦光场的轮廓。该耦合系统在效率、泵浦场均匀性、传输性等方面均满足端面泵浦的片状放大器对泵浦耦合系统的要求。

高功率非对称泵浦耦合器是高功率连续光纤激光器的关键无源光器件，它可以将多路泵浦光高效率地耦合进主光纤中，从而为光纤激光器提供所需的泵浦光功率，但已有双波导耦合理论并不能直接应用于该型耦合器的研究。为解决这一问题，在双波导定向耦合器的不完全耦合理论基础上，针对高功率泵浦耦合器非对称的特点，将其耦合系数和光功率方程组做了进一步推导，并进行了数值仿真，研究结果表明：两光纤中的光功率按照一定周期变化，当泵浦光纤的锥角在1°~1.5°之间时，可以获得97%以上的最佳耦合效率，且与其对应耦合长度的局部变化对耦合效率的影响较小。该研究结果对高功率非对称泵浦耦合器的设计及制作均具有指导意义。

提出了一种分步式制备端泵浦型光纤合束器的新方法。采用模具、热缩管、细丝对合束光纤进行规则合束与固定，合束后的输入光纤束在拉锥前无须扭转，可形成一整根光纤的形态，从而能够与商业切割刀、熔接机等设备兼容。采取此方法得到的7×1型光纤合束器的耐受功率大于1 400 W，泵浦耦合损耗低于0.1 dB。测试和分析了封装后合束器的温度分布，光纤聚合物层温升较大，其限制了合束器耐受功率的提升。

依据速率方程和边界条件,对高功率多点抽运全光纤激光器进行了研究.通过自制的级联侧面泵浦耦合器搭建全光纤激光器,级联耦合器的单点泵浦效率为96%,泵浦传输损耗为10%,信号光损耗分别是0.18 dB和0.87 dB;线性谐振腔结构中：前向抽运的光-光转换效率为69%,低于后向抽运中70%的光-光转换效率,与理论分析一致;双向泵浦方式中,在单臂输入975 nm泵浦功率为110 W的条件下,激光功率输出为311 W,中心波长为1 080 nm,光谱宽度为1.6 nm,光-光转换效率为70%,光束质量约为1.3.激光器性能稳定,若增加单臂泵浦功率或级联泵浦耦合器个数,可获得更高功率的激光输出.

分析了泵浦光纤不同锥区长度对(1+1)×1耦合器效率的影响,相同锥区长度不同泵浦臂数量对(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器效率的影响,结果表明泵浦光纤锥型区域越长,通过泵浦光纤进入信号光纤的泵浦光越多,泵浦耦合器的耦合效率越高和相同锥区长度下,泵浦臂数量越多,泵浦耦合器耦合效率越低.根据分析结果制作了(1+1)×1耦合器与(2+1)×1耦合器,通过两个(N+1)×1耦合器级联方式形成级联泵浦耦合器.测试了由两个(1+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率602 W的情况下输出泵浦功率564 W,级联泵浦耦合效率高达93.6%.由两个(2+1)×1耦合器组成的级联泵浦耦合器,在总注入泵浦功率1 210 W的情况下输出泵浦功率1 120 W,级联泵浦耦合效率高达92.5%,实现了千瓦级泵浦功率输出,且两种级联泵浦耦合器信号光损耗均小于0.4%.利用此方法将耦合器形成级联结构可有效提高光纤激光器系统泵浦输出能力,实现千瓦级高功率输出.

为了满足常温Yb: YAG激光放大器对泵浦功率密度的要求，设计了一种高缩束比的耦合系统。根据激光二极管(LD)的发光特性，将输出功率为80 kW的LD阵列进行拟球面排列，采用正交柱面透镜配合空心导光管进行泵浦耦合，耦合系统的面积缩束比高达86∶1。模拟计算表明，该耦合系统的耦合效率对导光管反射板的反射率依赖性较低，且脱离耦合系统后的泵浦光传输8.5 mm后，依然可以保持泵浦光场的轮廓,满足端面泵浦的常温Yb: YAG片状放大器对泵浦耦合系统的要求。

高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术，泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究，从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型，对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计，并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究，实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出，理论计算与实验结果符合较好。

全光纤化掺铥光纤激光器作为光学参量振荡器的泵浦源，可以实现3~5 μm激光输出，在激光雷达和光电对抗领域有着极为重要的应用前景.本文运用全国产化的泵浦光耦合器和双包层掺铥光纤实现了全光纤化掺铥光纤激光器.该光纤激光器采用自制的光纤布喇格光栅作为反射腔镜，增益光纤采用水冷的方式.光纤布喇格光栅通过45 fs、800 nm的飞秒脉冲光和相位掩模板直接在双包层掺铥光纤上刻蚀得到，泵浦光通过泵浦光耦合器的一端耦合进入增益光纤，产生的激光由泵浦光耦合器的另一端输出.输出激光的最高功率达到22.2 W，激光波长为1.96 μm，斜率效率约为37%，激光线宽为72.4 pm.