通过选择适当的泵浦方式并控制辐射机制,石英基掺Tm³⁺光纤激光器可形成1.6～2.4μm波段的激光辐射。而且由于其具有物理性能优良,环境稳定性好,易于与标准传输光纤熔接等特点,因而成为当前空间光通信、激光医疗、激光加工等领域的光源或泵浦激光器的研究热点。论文的主要研究工作体现在:1,从Tm³⁺元素的物理特性和能级结构入手,分析了掺Tm³⁺光纤激光器的结构和工作原理。在此基础上进一步分析了掺Tm³⁺光纤激光器的几种泵浦方式和影响掺Tm³⁺光纤激光器的几项重要参数。2,针对三种常用泵浦方式分别建立了掺Tm³⁺光纤激光器的数学模型,进一步导出了带有对各能级激发造成“粒子反转”现象有显著贡献的交叉弛豫项的数学模型。3,基于³H₆-³H₄泵浦方式对掺Tm³⁺光纤激光器的特性参数进行了数值分析。针对设定的仿真参数,采用龙格-库塔法结合Matlab仿真工具,分别在不考虑交叉弛豫项近似和考虑交叉弛豫项两种情况下,分析了在给定的Tm³⁺掺杂浓度下泵浦光功率和信号光功率沿光纤纵向的分布以及不同Tm³⁺掺杂浓度下正向泵浦光功率和信号光功率沿光纤纵向的分布。通过对比给出了交叉弛豫因子对掺Tm³⁺光纤激光器中泵浦光和信号光功率沿光纤纵向分布特性的影响。4,通过对1+6+12根光纤所组成的光纤束输出的光斑进行整形耦合,观察到其耦合后的输出光斑和光谱特性。