2.0μm单频光纤激光在高分辨率光谱学、非线性光学、激光雷达和引力波探测等领域拥有广阔的应用前景。2.0μm单频激光对人眼安全,可应用于大气中的相干探测和空间通信领域。相比于常见的1.0μm单频光纤激光,2.0μm单频光纤激光拥有更高的非线性效应阈值,在单频光纤激光输出功率提升方面更具发展潜力。此外,高功率单频光纤激光可应用于长距离相干探测,且其低噪声特性使得探测灵敏度更高。为了满足相关应用领域对高性能激光光源日益增长的需求,开展2.0μm单频光纤激光功率提升和噪声抑制的技术研究具有重要意义。本文基于分布布拉格反射型（DBR）单频光纤振荡器（种子源）和主振荡功率放大（MOPA）系统,开展了2.0μm单频光纤激光种子源的高效输出及其功率放大与强度噪声抑制等系列研究,取得的主要研究成果如下:（1）高功率高效率2.0μm单频光纤振荡器技术研究:首先,建立了基于同带泵浦掺铥光纤的谐振腔理论模型,分析了泵浦波长和增益光纤长度对输出功率的影响。其次,根据数值模拟结果,设计并优化了DBR掺铥锗酸盐玻璃光纤谐振腔,实现了功率为617m W、斜率效率为42.2%、波长为1950 nm的单频光纤激光输出。再者,对DBR短腔结构掺铥锗酸盐玻璃光纤振荡器的输出激光波长进行了拓展研究,实现了波长为2015 nm、功率为90 m W的单频光纤激光输出;（2）2.0μm单频光纤激光同带纤芯放大技术研究:首先,建立了同带泵浦掺铥光纤放大器的理论模型,模拟与分析了在同带泵浦掺铥光纤过程中输出功率演变规律以及斯托克斯光对激光功率提升的影响。其次,实现了功率为113 W、信噪比为65 d B的1.6μm光纤激光输出。最后,以1.6μm光纤激光器作为泵浦源对纤芯直径为9μm的单模单包层掺铥光纤进行了纤芯同带泵浦研究,实现了功率为55.3 W、线宽为7 k Hz的1950nm单频光纤激光输出,其光束质量因子Mx~2和My~2分别为1.01和1.03;（3）2.0μm高功率单频光纤激光及模场优化技术研究:首先,建立了包层泵浦掺铥光纤激光放大理论模型,根据数值模拟结果对功率放大级进行了优化。其次,设计了2.0μm单频光纤激光放大系统,实现了功率为110 W、线宽为6.3 k Hz、偏振消光比为16.2 d B的1950 nm单频光纤激光输出。此外,建立了大模场面积光纤激光放大器中横模损耗模型和横模模场耦合模型,并设计了圆角方形盘纤结构以优化模场。基于数值模拟结果,设计了大模场面积掺铥光纤MOPA系统结构。最后,实现了功率为316 W、线宽为8.4 k Hz、光束质量因子Mx~2和My~2分别为1.19和1.17的1950 nm单频光纤激光输出;（4）2.0μm单频光纤激光放大器强度噪声抑制技术研究:一方面,提出了基于光纤放大器非线性饱和放大效应的全光学相对强度噪声抑制技术。根据理论模型优化了双向功率放大器的非线性饱和放大状态,在1-200 k Hz频段内有效地抑制了放大器输出激光的相对强度噪声,其最大抑制比为24 d B,最终实现了相对强度噪声为-135 d B/Hz@20-40 k Hz、功率为5.16 W的1950 nm单频光纤激光输出。另一方面,探索了光电反馈分别作用于预放大级和功率放大级的半导体泵浦源,研究和分析其对输出激光强度噪声的影响,在0.2-13 k Hz频带内有效抑制了放大器输出激光的相对强度噪声,其最大抑制比达20 d B,最终实现了相对强度噪声为-140 dB/Hz@0.6-4 k Hz、功率为5.86 W的1950nm单频光纤激光输出。