脉冲光纤放大器具有光束质量好、结构紧凑、性能稳定、维护成本低等优点,在工业加工、国防科研、航空航天等领域有着广泛的应用前景。高峰值功率全光纤脉冲激光的重复频率和脉宽容易调节,可作为激光加工、激光清洗、激光雷达和激光超声检测等应用的光源。然而,在低重复频率的脉冲光纤放大器中,放大自发辐射(ASE)严重限制了输出功率的提升。目前,存在多种抑制ASE的方法,其中滤波和同步脉冲泵浦是抑制ASE、获得高峰值功率高能量脉冲输出的重要技术手段。滤波法主要用在功率较低的放大前级,同步脉冲泵浦技术从理论上通过针对性的泵浦减小种子脉冲间隔之间ASE的产生,是抑制ASE最具潜力的方法之一。基于此,本文对同步脉冲泵浦在几十kHz重复频率下的脉冲光纤放大器中的ASE抑制效果进行研究,主要研究内容如下:介绍了脉冲光纤放大器的应用与研究现状,ASE是低重复频率脉冲光纤放大器功率提升的主要限制因素。对ASE各种抑制方法的研究现状进行了较为详细的介绍,在几十kHz的重复频率下,滤波是低功率下滤除ASE的主要技术手段,同步脉冲泵浦技术是抑制ASE、获得高峰值功率高能量脉冲输出的重要技术手段。分析了ASE的产生机理,研究了ASE在主振荡功率放大(MOPA)结构脉冲光纤放大器中的放大特征。理论研究了同步脉冲泵浦抑制ASE的基本原理,分析了低重复频率下同步脉冲泵浦相比于连续泵浦的优势。建立了同步脉冲泵浦的理论模型,基于脉冲光纤放大器的动态速率方程,介绍了可用于求解偏微分方程进行数值仿真的并行双向算法,对光纤放大器中的ASE特性和增益光纤的储能特性进行了仿真分析,研究了种子功率和泵浦功率对ASE特性的影响以及增益光纤参数对光纤储能特性的影响。进行了1064 nm微弱脉冲信号放大实验,研究分析了微弱脉冲信号在连续泵浦和脉冲泵浦方式下的放大特征。在重复频率为40kHz,泵浦脉宽为1~6?s时,在相同的种子功率下,分别进行了连续泵浦和脉冲泵浦实验,两种泵浦方式下的泵浦平均功率几乎一致。在同步脉冲泵浦方式中,最大输出功率为4.58 mW,光-光转换效率为3.42%,实现增益11.85 dB;在连续泵浦方式下,最大输出功率为2.068 mW,光-光转换效率为1.41%,实现增益8.4 dB。实验结果表明,在40 kHz重复频率下,相比于连续泵浦,采用同步脉冲泵浦技术在相同的泵浦平均功率下得到了高于连续泵浦一倍多的输出功率和光-光转换效率。基于同步脉冲泵浦技术开展了1064 nm高峰值功率脉冲光纤放大器实验研究,通过MOPA结构的三级放大系统,采用同步脉冲泵浦技术,在重复频率为100 kHz时,将平均功率941?W、脉冲能量9.41 nJ、峰值功率1.02 W的种子脉冲放大到了平均功率8.9 W、脉冲能量89?J、峰值功率8.93 kW,实现了39.76 dB高增益放大,脉冲宽度由8.7 ns展宽至9.36 ns。通过测试第一级放大器和第二级放大器的输出特性,实验研究了不同泵浦脉宽、不同重复频率以及相同占空比下放大器的输出特性。在采用不同泵浦脉宽进行同步脉冲泵浦时,由于系统重复频率太高,同时受限于泵浦功率,采用较短脉宽的脉冲泵浦时,放大器的输出性能并未得到相应提升。在采用不同重复频率进行脉冲泵浦时,由于受限于泵浦功率,低重复频率下的脉冲泵浦并未表现出明显优势。在相同占空比下,当泵浦功率足够时,重复频率较低的放大器具有更好的输出特性。因此,降低放大器的重复频率能更好体现同步脉冲泵浦的优势。在高峰值输出功率下研究了同步脉冲泵浦的输出光谱特性,实验验证了在高峰值输出功率下SPM效应导致的光谱展宽会超越ASE,在对光谱线宽有要求的应用领域,SPM效应将成为限制光纤放大器功率提升的重要因素。本文通过理论分析和实验研究证实了同步脉冲泵浦在微弱脉冲信号放大中对系统效率和输出功率提升的显著优势;降低放大器的重复频率,能更好体现出同步脉冲泵浦的优势;在高峰值输出功率下,SPM效应导致的光谱展宽会超越ASE,成为限制光纤放大器功率提升的重要因素。相关理论和实验研究,对进一步提升脉冲光纤放大器的激光功率具有指导意义。