浅析高功率光纤激光器
大模场面积光纤高功率光纤激光器与光纤放大器
大模场面积光纤高功率光纤激光器与光纤放大器随着大功率半导体激光技术的发展，半导体激光泵浦的固体激光器（DPSSL）在很大程度上克服了灯泵浦固体激光器的效率低、规模难以扩大、亮度随规模扩大而增大有限、介质热变形导致的光束质量下降等问题。
随着半导体激光器阵列价格的下降和固体激光器性能的提高，高功率DPSSL必将获得更为广泛的应用。
虽然DPSSL相对于CO2和灯泵Nd：YAG具有很大的优越性和竞争力，但由于在激光产生时总有一部分能量以无辐射跃迁的方式转换为热，对于常规的棒状DPSSL，高功率时存在严重的热透镜和热致双折射效应，从而使得光束质量下降。
这部分热能量如何从棒状激光介质中散发、排除，成为获得高光束质量、高功率输出的关键。
将块状激光介质做成薄片或拉成细长光纤形状，将会有效增大散热表面积，使表面积/体积比大大提高，有利于固体激光器散热问题的解决，这就是高功率固体激光器发展的两个重要方向：薄片激光器和光纤激光器。
通常所说的光纤激光器，就是采用光纤作为激光介质的激光器，通过在光纤基质材料中掺杂不同的稀土离子，获得所对应波段的激光输出。
对于常规的单模光纤激光器，要求注入到纤芯的泵浦光也必须为单模，这限制了泵浦光的入纤效率，导致光纤激光器的输出功率和效率较低。
双包层光纤的提出，为提高光纤激光器的输出功率和转换效率提供了有效的技术途径，改变了光纤激光器只能作为一种小功率光子器件的历史。
考虑到量子转换效率、抗激光损伤阈值和基底损耗等原因，掺镱石英双包层光纤是实现高功率光纤激光器或放大器的最佳选择。
随着双包层光纤制作工艺和高功率半导体激光泵浦技术的发展，单根双包层光纤激光器的输出功率逐步提高，连续输出功率已经达到千瓦级。
大模场面积双包层光纤双包层光纤中折射率呈典型的阶跃式分布，对于圆形的掺杂纤芯，双包层光纤激光器能否实现单模激光输出，取决于纤芯的直径d和数值孔径NA0，实际的单模条件为归一化频率。
要保证双包层光纤激光器实现单模激光输出，纤芯的参数必须满足上述条件。
高功率光纤激光器
2019/9/22
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高功率光纤激光器的主要特性
在光纤材料中掺杂铒(Er)，铥(Tm)，镨(Pr)， 镱(Yb)等不同的稀土元素便会使光纤激光器有 多种不同的输出波长；
由于双包层泵浦技术
(Double Cladding Pumped Technology) 的发 明与特殊工艺的融合便诞生了高功率的光纤激 光器；
外包层
内包层
纤芯
输出光束
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宽面二极管
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包层光线横截面与包层泵浦技术示意图
Section of cladding fiber and cladding pumping technology
内包层
Inner clad
纤芯
Core
外包层
Outer clad
偏心圆内包层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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掺镱双包层泵浦光纤 低折射率的外包层光纤 输出端
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高功率光纤激光器的工作原理-4
特殊耦合器
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多模Diode Pnmp
5m纤芯
Tapered Fiber Bundle
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高功率光纤激光器的工作原理-5
7 MM Fiber 0.16 NA
Single mode output
多模泵浦光 Multi-mode pump light
特殊设计的树杈形包层光纤
Cladding fiber in “the fork of a tree”shape
单模输出 Laser output Single-mode
在单模纤芯内被镱原子吸收的多模泵浦光
Multi-mode pump light is absorbed by ytterbium atoms in the single-mode core
详解高功率光纤激光器远程焊接技术
质量下降的现象。图7阐释了在对软钢S355进行远程焊接 时，激光功率对焊接速度和焊透深度的影响。从图表中 可以看出，提高激光功率时，焊接
速度和焊透深度会随之提高。图7.输出功率对RLW的影响 （有排气装置、无保护气体、光斑直径640μm、焦距 470mm、S335软
钢）3.2.焊接速度在进行RLW时，焊接速度是最为重要的 决定性因素之一。焊接速度大致取决于功率密度、所需 焊透深度、激光模式、焦点位置
及扫描次数。焊接速度对于熔池、焊点形状及焊透深度 均有影响。图8阐释了在以不同激光功率对不锈钢1.4301 进行远程激光焊接时，焊接速度
与焊接深度之间的关系。通过图8可以看出，焊接速度越 高，焊接深度越浅，激光功率越大，焊接深度越深。图8. 焊接速度对RLW焊接深度的影响
（不锈钢1.4301，3种输出功率，焦距500mm）3.3.保护 气体在远程激光焊接时提供保护气体能带来许多益处， 如：防止焊接区域氧化
短、生产速度快，焊接效果好，性能均一稳定，高度自 动化，使用材料少、维护需求低，所以能够降低生产成 本；热量输入少，有助于减小热变形；机
型设计紧凑，占地面积校2.3.1.高效生产由于集成扫描仪 的RLW系统焊接速度快，加工周期短，因此效率更高。一 般情况下，焊接速度可以从
6m/min提高到30m/min，具体焊接速度取决于所配置激 光器的输出功率。除去扫描仪非工作时间，可以进一步 使加工周期缩短80%。扫
些参数大致可以分为光束质量、加工参数及材料属性三 大类。2.远程激光焊接工艺2.1.工艺原理RLW的理念并不 是特别新奇，其原理主要是通
过扫描仪，在工件上方一定距离对聚焦的激光光束进行 反射和定位，焦距通常在1000~1600mm之间。1996年， JohnMacken进
光纤激光器的介绍
光纤激光器的介绍光纤激光器的基本构成包括激光介质、激发源、光学谐振腔和输出光纤等。
其中，激发源通常是高功率半导体激光器或其他类型的激发源，通过注入高能量的光子来激发光纤介质。
介质选择不同的元素或化合物，可以获得不同波长的激光输出。
光学谐振腔的设计和构造非常关键，它可以提高激光的相干性和稳定性。
最后，通过输出光纤将激光束传输到需要的位置。
光纤激光器具有许多独特的优点。
首先，光纤激光器可以产生高质量的激光光束，具有较小的发散角度和高光束质量。
其次，光纤激光器具有高度可靠性和稳定性，可以长时间连续运行而不损坏。
此外，光纤激光器无需频繁调整或维护，使用寿命长，适合工业生产环境。
另外，由于光纤激光器的体积小、重量轻，可以方便地集成到各种设备和系统中，并且易于搬运和安装。
光纤激光器在通信领域有着重要的应用。
其高质量的光束和稳定的输出功率使其成为光纤通信系统中的理想光源。
在光纤通信系统中，光纤激光器可以用作发射光源，将信息传输到远距离。
在高容量光纤通信系统中，光纤激光器能够产生高功率的激光光束，实现远距离的信号传输。
光纤激光器在医疗领域也得到广泛应用。
它可以用于激光手术、皮肤美容、激光治疗等。
光纤激光器具有较小的光束尺寸和高能量密度，可以精确地用于医疗操作。
此外，光纤激光器输出的激光波长可以根据不同的医疗需求进行选择，包括可见光、红外线等。
光纤激光器在制造业中也有重要的应用。
它可以用于切割、焊接、打孔等工艺。
光纤激光器具有高功率、高精度和高可靠性的特点，可以实现快速、准确和稳定的制造过程。
在汽车制造、航空航天、电子制造等行业，光纤激光器已经取代了传统的切割和焊接设备，成为主流技术。
在科学研究领域，光纤激光器也发挥着重要作用。
由于光纤激光器输出的激光具有较小的发散角度和高亮度，它可以用于光谱分析、高精度测量以及光学实验等。
此外，光纤激光器还广泛用于激光雷达、光学透镜、光纤传感器等领域。
总之，光纤激光器作为一种先进的激光源具有广泛的应用前景。
高功率光纤激光器原理和应
光纤激光器原理
Laser （Light amplification by the stimulated emissioLDM#
LDM#
LDM# LDM# LDM#
-
有源光纤
+
LDM# LDM# LDM#
• 光纤输出端（connector)与插入式连接头（bayonet)形成电子回 路，可有效监控光纤的状态。
• 光纤输出端有水循环冷却装置，可有效带走激光传输及反射所产 生的热量，保证光纤输出端的安全。
• 在激光器中，有探测器对激光反射进行监控，一旦反射强度超过 阈值，激光器将会报警，避免持续高反，损坏光纤或激光器。
光纤模组
全光纤激光模组
LDM#
LDM#
LDM#
-
注意事项
• 开关机顺序 • 不同季节的注意事项 • 日常保养的注意事项 （激光器，水冷机，空调） • Chiller Tune 软件使用 • LaserNet使用
FFBD
FFBD
Interlock
Interlock.jpg
IPG 光纤概述
1. 光纤外型 2. 光纤原理 3. 光纤结构 4. 光纤型号 5. 最小弯曲半径与盘绕半径 6. 光纤如何实现自我保护
1 光纤外形
2 光纤的原理
光纤是一种高度透明的玻璃丝，由纯石英经复杂的工艺拉制而成。 光纤→中心部分(芯Core)＋同心圆状包裹层(包层Clad)＋涂覆层
特点：ncore>nclad ⇒光在芯和包层之间的界面上反复进行全反射，并在光纤中传递下 去
3 光纤的结构
4 光纤的型号
5 在有应力（Stressed)与无应力（ Unstressed)状况下最小弯曲半径的 区别
全光纤化高功率光纤激光器理论及实验研究的开题报告
全光纤化高功率光纤激光器理论及实验研究的开题报告一、选题背景与意义随着现代工业、医疗、通信等领域对于光学器件和光学系统的要求越来越高，高功率光纤激光器正成为广泛关注的研究领域。
与传统的固体激光器相比，光纤激光器具有光学稳定性好、体积小、寿命长、维护简单等优势，因此被广泛应用在材料加工、医学与生物学、光电通信等领域。
现有的高功率光纤激光器一般采用了外置调制器和大模场光纤结构，尽管在应用中表现出良好的性能，但它们具有调制带宽较低、器件分布参数受限等不足之处。
因此，如何进一步提高高功率光纤激光器的性能成为了迫切的问题。
本课题旨在通过全光纤化的设计思路和相应的实验研究，解决高功率光纤激光器中存在的困难，提升其性能指标，对于光学器件和光学系统领域的发展具有重要意义。
二、研究内容本研究计划主要从以下两个方面展开：1. 全光纤化激光器结构设计本研究将采用全光纤化的设计思路，通过理论模拟研究和实验验证，确定避免器件分布参数受限、光学稳定性好、体积小等特点的全光纤激光器结构设计方案。
具体包括：激光器波长选择、光纤芯最大直径选择、多芯光纤尺寸和结构设计、调制器设计、增益纤维长度等参数的优化，以及光纤激光器输出光的纵模谐振。
2. 实验研究基于以上设计方案，本研究将进行光纤激光器的实验研究。
通过实验对光纤激光器综合性能和稳定性等指标进行测试，验证其在材料加工、医学与生物学、光电通信等领域的应用价值。
本研究还将重点探究光纤激光器中的非线性效应和光学噪声特性，为其进一步提升性能提供理论参考。
三、研究方法本研究将通过以下三个步骤进行：1. 理论模拟分析通过对全光纤激光器的激光理论传输分析，确定增益纤维长度、调制器长度、调制电压等参数的最佳选择，以及全光纤激光器激光器自耦合调制器的结构设计和优化等。
2. 全光纤激光器的制备基于以上理论分析，采用特定的工艺制备具有优异性能的光纤激光器。
具体包括光纤材料的选择和处理、光纤激光器的组装和调试等。
高功率光纤激光技术
光纤激光器的介绍周菊平2009142105摘要：作为固体激光器的一员，光纤激光器以其结构简单紧凑、体积小，工作稳定可靠，易于集成等特点，一直被认为是固体激光器技术实用化的最佳选择。
高功率光纤激光除在科研、工业加工和医疗保健等领域有着广泛的应用外，在军事国防领域也有着巨大的应用价值。
海湾战争等高技术战争的实践表明，光电武器装备对战术武器性能起决定性作用。
近十年来，高功率光纤技术已成为激光技术领域的热点研究技术之一。
本文介绍了光纤激光器的背景及最新成果，双包层光纤激光器的原理与特点。
关键词：双包层光纤光纤激光器掺杂光纤早在1961年，美国光学公司（American Optical Corporation）的Snitzer等就提出了光纤激光器的构想，但由于受当时条件的限制，研究进展非常缓慢。
进入20世纪80年代中期，Townsend等发明了溶液掺杂技术（Solution doping technique）。
此后，Poole等用改进的化学气相沉积法（MCVD）研制成低损耗的掺铒光纤，一些实验室开始从掺铒光纤中得到了波长1.5um、高达30dB的光放大增益，引起了人们的高度重视。
到80年代中后期，基于半导体激光器泵浦的掺铒光纤激光器和低损耗的石英单模光纤制造技术，为光纤通信的迅猛发展奠定了强有力的技术基础。
正是由于掺铒光纤放大器为光纤通信所带来诱人前景的驱动，引发了80年代中后期稀土掺杂光纤激光器的研究热潮。
随后Hanna等纷纷报道掺铒、钕、镱、铥及铒/镱共掺等光纤激光器。
但当时采用的稀土掺杂光纤为单包层光纤，泵浦光必须直接耦合到直径仅仅几微米的单模纤芯中，这对泵浦源的激光模式提出了较高的要求，导致泵浦源昂贵且耦合效率低。
因此，传统的稀土掺杂光纤激光器只能作为一种低功率的光子器件。
1）与传统的半导体激光器不同，光纤激光器以掺杂稀土元素的光纤作为工作介质，采用反馈器件构成谐振腔，在泵浦光的激励下，光纤内掺杂介质产生受激发射，进而形成激光振荡输出激光。
如何选择合适的高功率光纤激光器
如何选择合适的高功率光纤激光器?OFweek光通讯网讯毕竟高功率光纤激光器在整套设备中的成本占比是最高的，所以很多终端客户会首当其冲了解不同激光器之间的配置、性能、可靠性、售后等区别。
我们做了一些深入浅出的资料，希望能让大家比较系统的了解光纤激光器，帮助终端客户正确选型。
光纤激光器各项特性优异，使越来越多的终端客户在金属加工方面，关注和考虑用光纤激光方案替代原有加工方式。
随着高功率光纤激光器的国产化，各种核心器件成本有了大幅度降低，因此高功率激光器的选型门槛开始消失。
单模和多模的光束质量对比在切割应用中，聚焦光斑对切割出的质量有很大影响，单模激光器的纤芯比较细，光束质量优于多模，能量分布呈高斯分布，中间能量密度最高，三维图是一个尖圆的山峰状。
多模激光器的纤芯相比粗一些，光束质量相比单模要差一些，能量分布相比单模光斑平均一些，三维图像一个倒扣的杯子，从边缘陡峭程度来看，多模的比单模的陡峭很多。
同功率的1.5KW单模和1.5KW的多模激光器对比1mm薄板切割速度单模比多模高20%，视觉效果差不多，但从2mm开始，速度优势逐步下降，从3mm开始，无论是速度还是效果，高功率多模激光器速度和效果的优势就非常明显的体现出来，如下图：所以单模的优势在薄板，多模的优势在厚板，单模和多模并没有相互比较的价值，都是光纤激光器的一项配置，就好比一辆车，轿车适合公路，越野适合山地，但是轿车也能跑山地，越野也能跑公路，所以光纤激光器到底选多模还是单模要看实际终端客户的加工需求。
单模和多模如何选择从功率级区分来看，1000W以内的激光器因为本身能量不高的原因，主要加工材料厚度偏向于薄板，因此1KW以内的激光器用单模配置比较符合市场实际情况，1KW以上功率的激光器要薄厚兼顾。
从整个加工行业来讲，加工质量的提升是一项刚性需求，是不能妥协的，因此很多高功率激光器选型不会考虑单模，必须保证加工质量为第一位!同时，单模的纤芯一般较细，意味着同样功率的激光在其中传输，单模纤芯的光能量承载更大，对材料是一项考验，同时当切割高反材料时，高强度反射光和出射的激光叠加，如果光纤材料容忍度不足会非常容易“烧纤芯”，同时对纤芯材料寿命也是一项挑战!因此很多激光器厂商在高功率光纤激光器的配置上仍选用多模的配置!单模纤芯较细，承载激光能量较大多模纤芯粗一些，承载激光能力大，寿命长。
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浅析高功率光纤激光器高功率光纤激光器，是相对于光纤通讯中作为载波的低功率光纤激光器而言（功率为mW级），是定位于机械加工、激光医疗、汽车制造和军事等行业的高强度光源。
高功率光纤激光器巧妙地把光纤技术与激光原理有机地融为一体，铸造了21世纪最先进和最犀利的激光器。
即使是在激光技术发达的国家，光纤激光器也是尖端、神秘和充满诱惑的代名词。
2002年6月，光纤激光器空降中国，震撼了中国激光学术和产业界，引起了尊至院士的深情关注！一、光纤技术光纤激光器的最大特点就是一根光纤穿到底，整台机器高度实现光纤一体化。
而那些只在外部导光部分采用光纤传输或者LD泵浦源采用尾纤来耦合的激光器都不是真正意义上的光纤激光器。
光纤是以SiO2为基质材料拉成的玻璃实体纤维，主要广泛应用于光纤通讯，其导光原理就是光的全反射机理。
普通裸光纤一般由中心高折射率玻璃芯(芯径一般为9-62.5μm)、中间低折射率硅玻璃包层(芯径一般为125μm)和最外部的加强树脂涂层组成。
〈见图一〉光纤可分为单模光纤和多模光纤。
单模光纤：中心玻璃芯较细(直径9μm+0.5μm)，只能传一种模式的光，其模间色散很小，具有自选模和限模的功能。
多模光纤：中心玻璃芯较粗(50μm+1μm)，可传多种模式的光，但其模间色散较大，传输的光不纯。
用于高功率光纤激光器中的光纤不是普通的通讯光纤，而是掺杂了多种稀有离子、结构更为复杂、耐高辐射的特种光纤---双包层光纤。
双包层光纤比普通光纤在纤芯外多了一个内包层，对泵浦光而言是多模的，直径和受光角较大，能大肆吸收高亮度的多模泵浦光，在光纤内聚集大量的光子。
实践证明：横截面为D型和矩形的双包层光纤具有95%的耦合效率因而得到广泛应用。
对于脉冲光纤激光器而言，一个重大的课题就是如何提高光纤的耐辐射能力。
目前世界上光纤激光器的单脉冲能力可以达到20,000W，一根头发丝大小的光纤如何能承受如此高的激光辐射？所以必须考虑在光纤内掺杂某种特殊离子防止光纤被烧坏。
比如掺杂了铈离子的光纤就是在核辐射情况下，既不会因染色而失去透光能力，更不会受热变形。
二、传统固体激光器激光器说白了就是一个波长转换器---波长短的泵浦光激励掺杂离子转换成长波长的光辐射，它一般由3部分组成：工作物质、谐振腔和泵浦系统。
由于光纤激光器本质上属于固体激光器，所以在此仅比较一下传统Nd:YAG激光器的特性。
工作物质：工作物质是固体激光器的心脏，它的物理性质由基质材料决定，光谱性质由激活离子内的能级结构决定。
在YAG单晶体中掺入三价的Nd3+，便构成了目前广泛应用的YAG激光晶体。
它主要有如下明显的特点：1、YAG棒生长速度很慢，一般小于1mm/h。
目前最大晶体棒的直径为40mm，长180mm，所以激光增益从根本上受到限制，无法实现特高功率激光输出。
2、工作物质只要是晶体就无法回避激光棒的热透镜效应、热应变和热致双折射现象，严重时出现“激光淬灭”和激光棒断裂；所以，YAG激光器效率很低。
3、Nd:YAG棒的主要吸收谱线在810nm附近，其带宽约为2nm，所以要严格控制泵浦源的线宽，否则吸收无效反而造成热损耗，所以YAG激光器一般要加庞大的冷却系统。
4、由于Nd3+半径与Y3+半径不完全相符，Nd3+离子掺入YAG晶体中在结构上存有天生的缺陷造成光学瑕疵，不能够在YAG晶体中掺入高浓度的Nd3+来实现高增益，这同时也是影响激光器光学性能的根本。
5、处于亚稳态能级的Nd3+离子平均寿命长为300us，其最佳Q开关重复频率只能是1/300us，即3.3Khz，所以YAG激光器的Q开关一般设定为3-5Khz而无法实现高频工作。
光学谐振腔：传统光学谐振腔主要由工作物质两端镀了膜的两块镜片组成，起着正反馈、选模和输出耦合的作用。
比较光纤激光器独特的腔结构，传统光学谐振腔主要有如下特点：1、由于是由两块镜片组成，谐振腔受到机械振动、热透镜效应以及晶体棒热焦距扰动影响，从而造成激光无法正常出光，需极为烦琐的调光与监控。
2、腔镜对灰尘、水分和杂物十分敏感，需经常专业擦拭，否则影响激光功率。
3、腔长长度与输出功率是一对矛盾，光束质量与激光能量是一对矛盾；只有采取昂贵的选模/锁模腔才可以实现高质量的大功率输出。
4、从激光晶体激励出来的初始激光不是单模光，而是一束直径为几毫米的光束，必须通过腔镜衰减或选模机制来实现单模输出，从而降低了整体转换效率。
泵浦系统：由于灯泵系统的优缺点广为人知，在此仅谈谈DPSSL的泵浦方式的某些特性：1、由于DPPSSL主要是在泵浦系统上稍作改进，它只能缓解激光棒热效应，而无法从本质上根除晶体激光器的这个弊病。
2、需严格控制LD的波长在808-812nm之间，要么加冷却系统，要么加波长锁定器，这是由于Nd:YAG晶体光谱特性所决定的。
3、如泵浦光聚焦在几毫米的晶体端面进行端泵，一是无法实现高功率输出；二是泵浦光不能太强，否则膜层可能脱落，晶体棒无法及时散热，甚至出现棒畸变。
4、如泵浦光对晶体进行侧面泵浦，则一般为多模输出，如不采取专门措施，无法提高光束质量。
5、LD直接发射出的激光为高度高斯像散光束，在进行端泵时需增加各种光学元件把泵浦光校准、聚焦在晶体上，这些附加的光学器件必将受到机械振动、灰尘和潮湿的影响，从而降低转换效率。
三、低功率光纤激光器普通通讯用的光纤激光器输出功率一般都是毫瓦级，其典型结构如下图：它与我们传统加工用的工业激光的显著区别有：1、用掺杂离子的光纤作为工作物质2、用光纤光栅代替光学镜片构成光学谐振腔3、LD泵浦源可以通过尾纤与掺杂光纤无缝耦合4、导光部分也直接采用光纤输出但是该种激光器的单模纤芯直径只有9um，而且只能采用端泵，无法承受太高的功率密度；另外，单模纤芯对LD的模式提出了严格的要求，只有单模光才可以耦合进纤芯进行有效泵浦，可惜大功率单模LD至今无法实现；最后，强泵浦光耦合在很细的纤芯里会出现严重的非线性效应，从而改变会改变光学性能和降低转换效率。
由于该种激光器受到功率的影响，一直以来只局限于光通讯领域；同时由于巨大的行业差距，几乎无人曾敢把它与激光加工联想到一块。
所以，大功率输出是光纤激光器发展的最大瓶颈，几乎所有的研究工作都在围绕这个问题展开。
尽管中国绝大部分人士是在2002年以后才意识到高功率光纤激光器，可是俄罗斯至少潜心苦研了20年后有了IPG公司，英国也至少研究了30年也有了SPI。
他们在冷战时代都肩负着重要的国防使命，得到了国家的鼎立支持并一直是军事领域的绝密。
四、高功率光纤激光器下图是来自俄罗斯技术的IPG公司的高功率光纤激光器的原理图，按激光器三大组成部分浅析如下：工作物质-----双包层特种光纤：1、单模纤芯由掺镱离子等元素的石英材料构成，作为激光振荡通道；而内包层则由横向尺寸和数值孔径比纤芯大的多、折射率比纤芯小的纯石英材料构成，它是接受多模LD泵浦光的多模光纤；正是因为掺杂激活纤芯和接受多模泵浦光的多模内包层分开，才得以实现了多模光泵浦而单模光输出的可能，从而无形化解了激光功率和光束质量这一矛盾。
2、整个双包层光纤采用D型等结构，旋光效应小，吸收充分，光光转换80%以上。
3、光纤两侧生出无数杈纤，每分衩可与带尾纤的LD无缝耦合形成分点泵浦，可极大地提高输出功率，同时又避免了传统端泵带来的一系列热效应问题。
5、光纤采用比普通玻璃性能更好的石英材料制成，同时掺杂耐高辐射离子，整段光纤可承受高达10,000W的激光能量而不会出现热损伤情况。
6、Yb3+没有激发态吸收，可高浓度掺杂，同时光纤可达几百米，一可大大提高激光增益，二又增大了散热面积；光纤盘在热沉上，简单风冷便可稳定工作。
7、Yb3+的吸收谱比Nd3+要宽10倍，对LD光源模式十分宽松，几乎不受波长温漂的影响，可大大转换效率。
8、Yb3+能级为简单的二能级，亚稳态寿命是Nd3+的三倍，小功率泵源就可在激发态积累贮存大量的能量，十分合适在极窄的纤芯内形成高密度的离子数反转，从而可输出稳定的强激光。
光学谐振腔----光纤光栅：1、光纤光栅是利用光纤材料的光敏性：即外界入射光子和纤芯相互作用而引起后者折射率的永久性变化，用紫外激光直接写入法在单模光纤的纤芯内形成的空间相位光栅，其实质是在纤芯内形成一个窄带的滤光器或反射镜。
2、光纤光栅是被刻在纤芯的两端，当激活离子发射出一连续宽带光传输到光栅时，它会有选择地反射回相应的一个窄带光（如1064nm），并沿原传输光纤返回振动；其余杂光则直接透射或发射到光纤外滤掉。
3、光纤光栅是在纤芯本身上刻录的，与光纤连成一体高度融合，不占任何额外体积，无任何插损，不怕任何振动和杂物的侵入。
4、光纤光栅起着激光选频、反馈和放大的功能，从而巧妙地取代了镜片式传统光学谐振腔，从根本上解决了震动、灰尘和潮湿等引起的一系列光路需调节的烦琐问题。
5、一般的通讯光纤光栅是温度敏感的，要承受高功率激光辐射，则必须采用负膨胀材料封装光纤光栅，把温漂系数控制在0.001nm/oC以下。
泵浦系统-----侧面泵浦：1、采用杈纤直接熔接耦合进行侧泵，一无需任何光学元件，二可避免损伤光纤端面，三是容易提高泵源的注入。
2、新颖的蜈蚣式侧泵方式：光纤两侧生许多纤杈与LD尾纤直接熔接，从各个不同点进行单个泵浦，可避免强激光单点引起的非线性效应和模式恶化。
3、采用多个高功率LD单管代替LD集成阵列作泵浦源，一可提高光源的模式，二是易于泵源的散热提高寿命，三有利于维修更换。
4、采用发光面很宽的LD（100-250us）作为泵源可大大降低LD发光点所承受的光功率密度提高其寿命，一般可达100,000小时。
五、脉冲光纤激光器既然光纤激光器的谐振腔本身就是一段光纤，所以它不能像传统激光器那样在谐振腔内插入Q开关来实现脉冲输出，因为把光纤谐振腔（就是光纤）拦腰截断插入Q晶体，一会增大插入损耗，二会影响整个激光器的紧凑性而无法实现光纤一体化。
所以如何实现光纤激光器的脉冲输出又是一个全新的研究课题。
目前比较成熟的技术是采用MOPA（主振动功率放大）技术来实现。
MO（MasterOscillator）就是主振动器，它其实就是一个功率（10-20mw）很小的激光器，一般可选用波长合适（如1064nm）的LD。
小功率LD很容易通过驱动电流来直接调制输出参数，如重复频率、脉宽、脉冲波形以及功率大小，通过尾纤把光脉冲信号串联进PA(PowerAmplifier)---光纤功率放大器进行光脉冲放大。
光纤放大器一般只用于光纤通讯，它的原理与光纤激光器十分相似，只不过撤掉了光纤两端的光纤光栅而无法形成激光振动，只起信号放大作用。
光纤放大器能严格按照MO耦合近来的种子源光进行原形放大，却不改变激光波长、重复频率、脉宽和脉冲波形。
所以脉冲激光器采用MOPA方式，既可得到优良的激光特性，又能大大提高输出激光的亮度。