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大功率全光纤掺镱光纤激光振荡器具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑、性能稳定等优势,在工业加工和军事国防等领域都有重要应用。然而受限于器件制作工艺水平及光纤中的受激拉曼散射效应和模式不稳定效应,高亮度全光纤激光振荡器的输出功率提升受到限制。为实现更高功率、更高亮度的光纤激光输出,需要结合现有的器件工艺水平并同时实现对振荡器中的受激拉曼散射效应和模式不稳定效应的有效抑制。基于此,论文对大功率全光纤掺镱光纤激光振荡器进行系统的理论和实验研究,主要内容如下:研究了大功率光纤激光振荡器中的受激拉曼散射(SRS)效应。基于光纤激光振荡器的SRS理论模型,分别对光纤激光振荡器中泵浦分布及光纤光栅的反射带宽对SRS阈值的影响进行了数值仿真分析,搭建了对应的实验平台,对泵浦分布及光纤光栅带宽对振荡器SRS阈值的影响进行了实验验证,总结了光纤激光振荡器的SRS抑制方法。对大功率光纤激光振荡器中的模式不稳定(TMI)效应展开了理论和实验研究。阐述了光纤激光器中TMI的形成机理和抑制方法,参考光纤激光放大器的TMI理论模型,推导了基于耦合模理论的光纤激光振荡器的热致模式耦合模型。同时,基于TMI阈值计算的简化模型,研究了光纤激光振荡器TMI阈值受光纤光栅参数和泵浦方案的影响变化规律。设计并实验研究了全光纤激光振荡器中出现TMI时的典型特征和监测方法,对光纤光栅参数和泵浦方案对振荡器TMI阈值的影响规律进行了实验验证,总结光纤激光振荡器中TMI的抑制方法。开展了光纤激光振荡器的输出功率和亮度提升实验研究,通过振荡器的方案设计和优化,有效抑制光纤激光振荡器中的SRS和TMI效应,从而获得大功率高亮度全光纤激光振荡器。基于20/400μm商用掺镱光纤,采用两种不同的方案设计,分别实现了3kW级近衍射极限光束质量的全光纤激光振荡器;基于25/400μm商用掺镱光纤,采用定制的光纤光栅并通过优化激光器结构,实现了5.2kW高光束质量的全光纤激光振荡器,输出功率等指标达到国际先进水平;提出了全光纤结构锥形光纤激光振荡器方案,并基于现有20/400μm到30/600μm线性变化的锥形掺镱光纤开展实验研究,实现了1.7k W高亮度激光输出,是目前锥形光纤激光振荡器的最高输出功率。