掺Tm3+光纤激光器由于具有增益谱线宽,输出激光波长范围位于水分子吸收峰附近,对人眼安全,因此在激光雷达和遥感方面获得了广泛的应用。此外,其输出波长还可以作为3～5μm激光器的泵浦源,因此具有重要的研究价值。国内外对掺Tm3+光纤激光器进行了大量的理论与实验研究并取得了很多成果。目前,掺Tm3+光纤激光器关键器件的制作工艺和热特性是限制其应用的主要因素。本文分别从理论和实验方面对掺Tm3+光纤激光器的输出特性和热特性进行了研究。理论工作主要集中在研究掺Tm3+光纤激光器在单端和双端泵浦下的输出特性,以及不同光纤结构下抽运光和信号光在光纤的分布特性。在此基础上,对掺Tm3+光纤激光器的热特性进行了分析,研究了泵浦方式和对流传热系数对温度分布的影响,以及对流传热系数对输出功率的影响。得到了泵浦光和信号光在不同泵浦方式下的分布曲线以及掺Tm3+光纤激光器的热分布特性,为实验过程中合理选择光纤长度、泵浦方式、抽运功率以及散热方式提供依据。实验工作是本论文的主体。除了开展掺Tm3+光纤端面处理工艺研究外,还研究了掺Tm3+光纤激光器在水制冷条件下,单端和双端泵浦时的输出特性。最终在单端、双端抽运时获得中心波长约为2μm,功率分别为22W和41.3W的激光输出。最后总结了实验中存在的不足之处,以及改进的方法。