工作波长在1600～2100 nm的掺铥光纤激光器在生物医疗、空间通信、材料加工等领域都有着极其重要且广泛的应用,与连续掺铥光纤激光器相比,脉冲掺铥光纤激光器兼具光纤激光器诸多优势的同时,还拥有更高的单脉冲激光能量和峰值功率,极大的拓展了掺铥光纤激光器的应用范围,是目前高功率光纤激光器领域的研究热点。本论文主要工作如下:首先,介绍了掺铥石英光纤的预制棒制备及拉丝工艺,设计并制备了四种10/130μm和一种25/400μm大模场掺铥石英光纤,对其基本参数和激光特性进行了测试和表征。实验中测得四种10/130μm掺铥石英光纤中最大斜率效率为58.0%,最大输出平均功率为25.6 W。25/400μm大模场掺铥石英光纤激光斜率效率为52.2%,最大输出平均功率为127 W。分析了Tm/Al掺杂浓度和掺杂分布对光纤激光性能的影响,实验验证了当Tm3+掺杂浓度一定时,最佳Tm3+:Al3+质量比范围在0.63～2.16。其次,采用自主研发的高效率10/130μm掺铥石英光纤作为有源光纤,基于半导体可饱和吸收镜的被动调制机理,分别搭建了全光纤结构的被动调Q和被动锁模脉冲掺铥光纤激光器。对于被动调Q掺铥光纤激光器,研究了由于Sagnac环结构导致的双折射滤波效应,随着泵浦功率增加,脉冲激光重复频率在49.8 k Hz到72.3k Hz可调,输出最大平均功率为21.3 m W。对于被动锁模掺铥光纤激光器,分析了双脉冲、三脉冲等多脉冲现象和高阶谐波锁模脉冲形成的原因以及输出特性,实现了最高重复频率为94.7 MHz、最大平均功率为30.7 m W的高阶谐波锁模脉冲激光输出。最后,搭建了混合泵浦增益开关脉冲种子源,分析了793 nm半导体激光器和1550 nm脉冲激光器混合泵浦比例以及滤波结构对增益开关脉冲输出特性的影响,在793 nm泵浦光和1550 nm脉冲泵浦光功率分别为1 W和750 m W时,得到了最大平均功率为115 m W的纳秒脉冲激光输出。基于自主研发的高效率10/130μm和25/400μm掺铥石英光纤,搭建了两级预放大和一级主放大构成的掺铥光纤激光放大器,对种子源放大后获得中心波长为1942.2 nm、最大输出功率为93 W、单脉冲能量为0.93 m J、3d B线宽约为0.2 nm的短脉冲激光输出,验证了自研掺铥石英光纤良好的高功率脉冲激光性能。