2μm脉冲激光由于在材料加工、远程遥感、自由空间光通讯、中红外超连续产生等方面具有重要的潜在应用而受到国内外广泛的关注。掺铥光纤激光器是产生2μm脉冲激光的理想选择,一方面光纤激光器具有结构紧凑、输出光束质量好、易于散热等特点,另一方面,在高掺杂情况下相邻两个铥离子间存在交叉弛豫,使得理论量子转换效率大于100%。目前报道的掺铥光纤脉冲激光器由于采用小芯径光纤作为增益光纤,输出的能量都比较低。本论文我们通过合作制备了基于溶胶-凝胶法结合高温烧结工艺的大芯径掺铥光纤,系统地研究了该新型光纤的连续激光、调Q激光和锁模激光性能,主要研究内容如下:1.首先我们对溶胶-凝胶法制备的不同长度新型光纤进行了连续激光性能研究。研究结果表明,增益光纤长度为4 m时谐振腔具有最佳的激光性能,最高的斜效率达到18.85%,输出的连续功率达到1.62 W。2.其次我们对4 m长溶胶-凝胶法制备的大芯径掺铥光纤进行了调Q脉冲激光性能研究。分别以半导体可饱和吸收镜(SESAM)与机械剥离的黑磷可饱和吸收体(BP SAM)为被动调Q开关,在1955 nm波长实现了最大平均功率、最短脉冲宽度、最高单脉冲能量分别为1024 mW、2.04μs、21.36μJ和615 mW、660ns、11.72μJ的脉冲激光输出。3.最后我们对4 m长溶胶-凝胶法制备的大芯径掺铥光纤进行了锁模激光性能研究。以SESAM为锁模器件,在1954 nm波长实现了平均功率1 W,脉冲宽度23.9 ps,单脉冲能量43.1 nJ的高功率皮秒锁模脉冲输出。由于溶胶-凝胶法制备的大芯径掺铥光纤具有高的离子浓度掺杂均匀性,可有效避免稀土离子团簇与浓度猝灭效应。这种新型光纤可支持大能量、高光束质量2μm脉冲激光的产生。和已有的掺铥光纤激光器相比,我们的实验结果表明溶胶-凝胶法制备的大芯径掺铥光纤在2μm脉冲激光方面具有重要的应用潜力。