光纤激光器具有光束质量好、能量转换效率高、稳定性高、体积小、重量轻等特点,在工业加工、医疗等行业有着广泛应用。随着应用领域的拓展,对激光的功率提出了更高的要求。然而,模式不稳定的出现是目前限制高功率光纤激光器广泛应用的首要因素之一。为抑制非线性效应,输出高功率激光,需采用大模场面积增益光纤,而少模光纤因其导模数量较多,模式不稳定效应有着区别于近单模光纤的物理表征。为此,本文以少模光纤放大器中的模式不稳定效应为研究对象,对少模光纤中的模式不稳定效应物理表征及抑制方法进行系统的理论和实验研究。主要包括以下内容:1.指出高功率光纤激光功率提升受限原因之一为模式不稳定,介绍了模式不稳定物理机理及其对输出特性的影响,总结了现有模式不稳定内在机制的理论研究,分析概括了实验理论中的模式不稳定抑制方法,阐明对少模光纤中的模式不稳定效应研究意义。2.介绍了国内外模式不稳定效应理论模型研究现状,基于经典模式耦合理论,初步建立了少模光纤中三个模式间能量传递的数学模型,分析其中不同物理参数与模式不稳定之间的关系。3.对基于纤芯/内包层直径25/400μm、30/600μm少模光纤放大器中的模式不稳定效应进行了详细的实验研究,测试输出功率、光谱、时/频域、光束质量,总结分析了少模光纤中模式不稳定的物理表征。结果表明,少模光纤中可能为准静态的模式不稳定,存在三个及以上模式参与耦合。4.就信号光功率、信号光光束质量、泵浦方式及配比、泵浦光/信号光波长对抑制模式不稳定作用效果在不同少模光纤放大器中进行了实验研究,综合对比了影响因素及抑制效果。在相关研究的基础上,实现了3kW放大器10个小时长时间稳定拷机测试,使得激光器有望从实验室走向实际应用。论文相关研究结论为少模光纤放大器的模式不稳定抑制提供了重要参考。