对光纤中受激布里渊散射(SBS)的耦合波方程进行了合理的近似和简化，在瞬态SBS过程的耦合波方程的基础上，构建了数值计算的模型。特别是对变芯径锥度光纤中的SBS耦合波方程进行数值求解，得到了受激散射过程中抽运光和斯托克斯光的功率在传播过程中的变化规律，并比较了光纤参数对SBS的影响，优化了锥度光纤作为高功率高重复频率激光二极管抽运固体激光器中的相位共轭镜应用中的参数，为其在改善光束质量中的应用提供了系统的参数优化规律。此外，将模拟数据与实验数据进行对比，验证了模型的合理性。

在1000 Hz高重复频率条件下，对单一大口径锥度光纤相位共轭镜(PCM)进行了详细的实验研究。对采用普通红宝石切割刀和进口LDC-200光纤切割刀切割的锥度光纤受激布里渊散射(SBS)反射率进行了比较，结果表明光纤表面切割好坏对反射率提升具有重要的影响。在两种抽运脉宽24 ns和15 ns下，对均由LDC-200光纤切割刀切割的锥度光纤SBS反射率进行了比较，在同样注入近40 mJ时，分别得到最高70%和50%的反射率。对抽运脉冲宽度为15 ns时，应用该锥度光纤PCM的双通输出激光能量、脉冲宽度、光束质量变化情况进行了测量，得到42 mJ，脉宽约1.5 ns的双通输出，光束质量得到明显改善。

使用重复频率为400 Hz的Nd∶YAG单纵模主振荡器功率放大(MOPA)激光器作为光源，大口径锥度光纤作为受激布里渊散射(SBS)种子池产生SBS种子光，固体熔石英棒作为SBS放大池，对反向注入的SBS种子光在熔石英棒中呈现不同增益，也即不同抽运功率条件下的布里渊放大行为从功率、时间和空间三个大的方面进行了详细的实验研究，包括放大的SBS输出功率、注入SBS种子光放大倍率、总的SBS反射率、熔石英棒布里渊放大器提取效率以及脉冲宽度和光束质量随SBS种子注入功率的变化情况等。获得了最高输出15.5 W的放大SBS输出、70倍的SBS种子光放大倍率、大于50%的总反射率以及52%的能量提取效率；观察到脉冲展宽以及布里渊放大器中的增益导引两种现象。实验结果表明，在小信号SBS种子光和大信号SBS种子光注入情况下，熔石英棒布里渊放大器具有不同的放大特性。另外，在实验过程中还发现，SBS种子光和抽运光的空间重合程度以及熔石英棒中抽运功率密度的大小是影响SBS放大输出功率的两个重要方面。

使用脉冲激光二极管抽运的单纵模激光器作为种子源，通过两级预放大器和两级主放大器的单通放大，得到重复频率400 Hz，单脉冲能量36.5 mJ，脉宽24 ns的单纵模激光输出，且输出光束质量为M2x=1.78,M2y=2.13。应用大口径锥度融石英光纤作为相位共轭镜，获得了大于50%的受激布里渊散射反射率，入射激光被压缩到6 ns左右，大幅提升了脉冲峰值功率；由于相位共轭特性，反射回的激光将沿原路返回再次通过主放大器，补偿了激光晶体中的相位畸变，并再次提取晶体中的能量进行有效放大。双通后输出重复频率400 Hz，单脉冲能量101.25 mJ，脉冲宽度6 ns左右的单纵模激光，峰值功率可高达16.8 MW，光束质量因子为M2x=1.74, M2y=1.93。可见，在应用该相位共轭镜双通过后，光束质量并没有继续恶化，而是有所提升；使用平面镜双通后的光束质量因子M2≈4，从而有效证实了该光纤相位共轭镜补偿畸变的作用。

使用最高重复频率可达1000 Hz的脉冲激光二极管抽运的电光调Q单纵模激光器作为种子源,经过两级预放大器和两级主功率放大器后获得高重复频率高能量的激光输出。然后使用此光源对由芯径为1 mm和400 μm的石英光纤组合而成的大口径锥度光纤固体相位共轭镜在重复频率分别为1000,500和400 Hz情况下的受激布里渊散射反射率进行了详细的实验研究,并分别得到33.3%,41.2%和50.7%的最高反射率。实现了固体相位共轭镜在高重复频率大能量条件下大于50%的受激布里渊散射反射率。在重复频率为400 Hz时,激光脉冲宽度从24 ns压缩到6 ns,压缩比为4:1,且脉冲光滑无调制。

采用数值分析方法分析了光纤长度、后腔镜反射率等因素对激光器输出阈值泵浦功率、输出功率的影响，为全光纤激光器的优化设计提供了理论基础.在设计过程中采用光纤光栅作为光纤激光器的反馈与选频腔镜，通过锥度光纤实现了泵浦模块与掺镱双包层光纤之间的低损耗连接以及高效率的泵浦激光功率传输，成功研制了具备稳定窄化线宽激光输出的掺镱全光纤激光器.实验得到了波长峰值在1 082.50 nm，谱线宽度0.113 nm，最大输出功率8.5 W，泵浦阈值功率0.8 W，斜率效率为70.8%的稳定激光输出.

锥度光纤作为相位共轭镜具有高反射率、高保真度等优点,将3根自制的、规格不同的锥度光纤相位共轭镜应用在重复频率100 Hz,脉宽28 ns的激光二极管(LD)抽运的高功率脉冲激光主振荡功率放大器(MOPA)系统中,对其受激布里渊散射(SBS)性能以及锥度区尺寸的影响进行了研究。结果表明,芯径大于400 μm的大尺寸锥度光纤可以应用于高功率激光系统中,如选择较长的后端光纤长度以及适当的锥度区规格可获得较高的受激布里渊散射能量反射率和输出能量。在应用总长5.2 m,锥度区从??400 μm过渡到??200 μm的锥度光纤时,实验获得了高达85％的受激布里渊散射能量反射率和大于21 mJ的双通输出能量,激光脉宽被压缩到17 ns,最大峰值功率达到兆瓦量级。