本论文以掺Yb³⁺单包层和双包层光纤及其激光器为研究对象,开展了以下研究工作并取得若干创新性的成果: 1.掺Yb³⁺单包层和双包层光纤的研制（1）利用MCVD工艺、溶液掺杂法和光学机械加工技术,在国内首次研制出:掺Yb³⁺单包层光纤和大几何尺寸、大数值孔径内包层的双包层光纤（DCF）。掺杂浓度最高达3640ppm（重量比）。内包层的截面形状有圆形（CDCF）、方形（SDCF）和矩形（RDCF）,数值孔径为0.323⁰.360。（2）提出了DCF的设计原则。在实现高浓度、高质量Yb³⁺掺杂,降低纤芯中激光（1060nm）传输损耗和内包层中泵浦光（976nm）传输损耗方面采取了有效的技术措施,保证了光纤的质量。（3）按照ITU-T推荐的标准测量方法,测量了:光纤预制棒的几何尺寸、折射率分布,单包层和双包层光纤的几何参数、光学传输参数以及纤芯对泵浦光的吸收系数。采用包层模剥除技术,实现对DCF纤芯泵浦光吸收系数的直接测量,与单包层光纤测量数据比较,相对误差<5%。（4）通过ICP-AES法,测量了光纤中掺Yb3+浓度。实验确定了浸泡溶液浓度与掺Yb³⁺浓度之间的线性关系:1g/l的Yb₂O₃可掺入约767.8ppm的Yb³⁺。掺入浓度与976nm吸收系数也存在着线性关系:1ppm的Yb³⁺产生约4.11dB/km的吸收。2.以光纤激光器的基本原理为基础,采用新的模型导出DCF的有效吸收系数表达式,解释了DCF中吸收系数随长度等因素变化的特性; 用射线光学分析了:CDCF、RDCF和SDCF中光线传输的特点,对不同形状内包层的泵浦光吸收效率进行了讨论。3.掺Yb³⁺单包层光纤激光器的实验研究（1）通过对波长为976nm和915nm的两种泵浦方案的比较,确定976nm泵浦方案在1030nm的长波长区将获得更大增益。将980nmLD的中心波长向短波长移动了2nm,使976nm的泵浦光功率提高了10mW。（2）研制出FBG选频、全光纤化的线形腔掺Yb3+光纤（YDF）激光器。YDF的最佳长度为9m,入纤泵浦阈值功率为30.0mW,最大激光输出8.8mW,相对于入纤泵浦功率的斜率效率为70.4%,激光中心波长为1060nm,FWHM约为0.4nm。（3）研制出FBG选频、全光纤化的环形腔YDF激光器。YDF的最佳长