光纤激光器的原理及应用
光纤激光器行业标准
光纤激光器行业标准光纤激光器是一种利用光纤作为增益介质的激光器，具有高能量密度、高光束质量、稳定性好等特点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
为了规范光纤激光器的生产和应用，制定行业标准是非常必要的。
本文将从光纤激光器的基本原理、技术特点、应用领域以及行业标准等方面进行介绍。
光纤激光器的基本原理是利用激光介质中的受激辐射原理，通过激发光纤中的掺杂离子或分子，使其产生受激辐射而放大光信号，最终形成激光。
相比于传统的气体激光器和固体激光器，光纤激光器具有体积小、重量轻、抗干扰能力强等优势，因此在通信领域得到了广泛的应用。
光纤激光器的技术特点主要包括高功率、高效率、窄线宽、单模输出等。
高功率是光纤激光器的重要特点之一，其功率可以达到数千瓦甚至更高。
高效率是指光纤激光器能够将电能转化为光能的效率，目前光纤激光器的电光转换效率已经超过了50%。
窄线宽和单模输出则保证了光纤激光器在光学通信和激光加工领域有着重要的应用。
光纤激光器在通信、医疗、材料加工等领域都有着广泛的应用。
在通信领域，光纤激光器被用于光纤通信系统中的光源，其稳定的输出特性和高效的能量转换使得其在长距离、高速传输中有着重要的地位。
在医疗领域，光纤激光器被应用于激光手术、激光治疗等领域，其精细的光束质量和可控的输出功率使得其成为医疗器械中不可或缺的部分。
在材料加工领域，光纤激光器被用于激光切割、激光焊接等工艺，其高能量密度和稳定性使得其在工业生产中有着广泛的应用前景。
为了规范光纤激光器的生产和应用，制定行业标准是非常必要的。
光纤激光器的行业标准应包括产品的基本参数、性能要求、测试方法、质量控制等内容，以确保光纤激光器的质量和性能达到国家和行业的标准要求。
同时，行业标准还应包括光纤激光器在通信、医疗、材料加工等领域的应用规范，以保障其在不同领域的安全和可靠性。
总的来说，光纤激光器作为一种新型的激光器，具有独特的技术特点和广泛的应用前景。
制定光纤激光器的行业标准对于推动其产业发展、规范市场秩序、提高产品质量具有重要的意义，希望相关部门和企业能够加强合作，共同制定和执行光纤激光器的行业标准，推动光纤激光器产业的健康发展。
光纤激光 研究报告
光纤激光研究报告1. 引言光纤激光是一种基于光纤技术的激光器，其具有高功率、高效率、高稳定性等优点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
本文将对光纤激光的原理、应用和发展进行研究和分析。
2. 光纤激光原理光纤激光的原理主要是通过将激发能量传导到光纤芯心中，通过光纤的全反射作用，形成一条具有高能量浓度的光束。
光纤激光的核心部分是光纤芯心和泵浦源。
通过泵浦源向光纤注入大量能量，激发光纤芯心中的活性离子，产生激光。
3. 光纤激光的应用3.1 通信领域光纤激光在通信领域有着重要的应用。
传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点，使光纤激光成为长距离通信的首选技术。
利用光纤激光进行信号传输，可以实现高速、高质量的数据传输。
3.2 医疗领域光纤激光在医疗领域有着广泛的应用。
通过控制光纤激光的能量和焦点，可以实现对病变组织的精确切割和凝固，达到治疗的目的。
同时，光纤激光还可以用于激光治疗、激光手术等医疗操作。
3.3 材料加工领域光纤激光在材料加工领域也是一种非常重要的工具。
光纤激光具有高能量、高密度的特点，激光束的聚焦性良好，可以用于材料的切割、焊接、打孔等工艺。
相比传统的机械加工方法，光纤激光加工更加精细、高效。
4. 光纤激光的发展4.1 光纤激光器的类型光纤激光器根据工作波长和激光输出方式可以分为多种类型，包括连续波光纤激光器、脉冲光纤激光器、超快脉冲光纤激光器等。
4.2 光纤激光器的参数优化为了进一步提高光纤激光器的工作效率和稳定性，研究人员还对光纤激光器的多个参数进行了优化，包括泵浦光源功率、泵浦光纤长度、光纤材料等。
4.3 光纤激光器的发展趋势随着科技的不断进步，光纤激光器在功率、波长、调制速度等方面都得到了提升。
未来的发展趋势是进一步提高功率和效率，降低成本和体积，不断拓展应用领域。
5. 结论光纤激光作为一种基于光纤技术的激光器，具有广泛的应用前景。
在通信、医疗、材料加工等领域都有重要的应用。
随着技术的不断进步，光纤激光器的性能将不断提高，应用领域也会更加广泛。
光纤激光器的特点与应用
光纤激光器的特点与应用光纤激光器是在EDFA技术基础上发展起来的技术。
近年来，随着光纤通信系统的极大的应用和发展，超快速光电子学、非线性光学、光传感等各种领域应用的研究已得到日益重视。
光纤激光器在降低阂值、振荡波长范围、波长可调谐性能等方面，已明显取得进步。
它是目前光通信领域的新兴技术，它可以用于现有的通信系统，使之支持更高的传输速度，是未来高码率密集波分复用系统和未来相干光通信的基础。
1.光纤激光器工作原理光纤激光器主要由三部分组成:由能产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和可使激光介质处于受激状态的泵浦源装置。
光纤激光器的基本结构如图1所示。
掺稀土元素的光纤放大器推动了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。
当泵浦光通过光纤中的稀土离子时，就会被稀土离子所吸收，这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转。
反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。
从激发态到基态的辐射方式有两种，即自发辐射和受激辐射，其中受激辐射是一种同频率、同相位的辐射，可以形成相干性很好的激光。
激光发射是受激辐射远远超过自发辐射的物理过程，为了使这种过程持续发生，必须形成离子数反转，因此要求参与过程的能级应超过两个，同时还要有泵浦源提供能量。
光纤激光器实际上也可以称为是一个波长转化器，通过它可以将泵浦波长光转化为所需的激射波长光。
例如掺饵光纤激光器将980nm的泵浦光进行泵浦，输出1550nm的激光。
激光的输出可以是连续的，也可以是脉冲形式的。
光纤激光器有两种激射状态，三能级和四能级激射。
三能级和四能级的激光原理如图2所示，泵浦(短波长高能光子)使电子从基态跃迁到高能态E4或者E3，然后通过非辐射方式跃迁过程跃迁到激光上能级E43或者E3 2，当电子进一步从激光上能级跃迁到下能级E扩或者E3，时，就会出现激光的过程。
光纤激光器的原理及应用
光纤激光器的原理及应用引言机器人激光切割成套设备是基于机器人机构，利用光纤激光器产生的大功率高能密度定向激光，实现汽车用钢板等板材自动切割的成套生产设备。
由于光纤激光采用光纤传输，可将光束传送到远距离加工点，并且光纤自身可自由变换形状，在机器手的夹持下，其运动由机器手的运动决定，因此能匹配自由轨迹加工，完成平面曲线、空间的多组直线、异形曲线等特殊轨迹的激光切割。
激光加工在工业中所占的比重已经成为衡量一个国家工业加工水平高低的重要标志。
切割、焊接是汽车白车身制造中的重要生产工艺，尤其在新车型开发和小批量定制中，采用先进的激光切割(代替部分修边—冲孔工序的模具)可以大大提高开发效率、降低开发成本，从而使得激光切割的应用倍受青睐。
1.影响光纤激光器能量传输的主要因素由于激光在光纤中不可避免地会产生吸收、散射及透射等现象，所以导致光纤传输激光功率随光纤长度的增加而衰减。
通常用dB数来表示衰减度，dB值用下式计算式中，是衰减前的激光功率；P是衰减后的激光功率。
对于由传输长度引起的衰减来说，表示光纤中x=0处的激光功率，P是激光从x=0传播到x=x处的功率。
由式(1)可知，P(x)和的关系满足式中，x的单位为km，表示每千米衰减的dB数。
从式(1)可以看出，当耦合光纤足够长时，即使光纤的值较小，光纤长度引起的衰减也不可忽视。
对于激光能量分布按Gauss分布的光纤，其传输的激光功率密度(或称激光强度)I可认为与纤芯半径a的平方成反比，即因此，若保持光纤传输的激光功率不变，减小光纤芯径即减小传输激光能量的光纤纤芯的横截面面积，则光纤传输的激光功率密度将增加。
光纤耦合引起的衰减不容忽视。
例如在激光二极管点火中，激光二极管与光纤的耦合，光纤与光纤之间的耦合，光纤与点火器之间的耦合都存在能量损失。
激光的热效应也是不容忽视的。
在激光点火中，通常情况下，正是利用激光的热效应来引燃、引爆含能材料。
因此，光纤包层及封装材料的传热系数越大，热散失越多，光纤最终输出的能量损失越大。
光纤激光器的原理及应用
光纤激光器的原理及应用前言光纤激光器是一种利用光纤作为介质传输激光能量的器件，具有高效率、高可靠性和方便布线的特点。
本文将介绍光纤激光器的工作原理以及其在各个领域的应用。
工作原理光纤激光器是通过一系列的光学元件将光线限制在光纤内部，并利用光纤中的光耦合技术将激光能量传输到目标位置的设备。
下面将详细介绍光纤激光器的工作原理。
1.激光器结构光纤激光器一般由泵浦源、光纤增益介质、谐振腔和输出光纤组成。
泵浦源提供能量供给，激发光纤增益介质中的活性离子跃迁发射出光子。
谐振腔用于产生激光的振荡和放大。
2.光纤增益介质光纤增益介质一般采用掺杂了活性离子的光纤，并且活性离子的浓度要足够高以保证放大效果。
常用的增益介质有掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤等。
3.泵浦源泵浦源一般采用激光二极管或固体激光器，通过泵浦能量将活性离子兴奋到激发态。
4.谐振腔谐振腔是光纤激光器中光的振荡和放大的地方。
谐振腔通常由两面具有高反射率的光纤光栅组成，形成一个光学腔，使激光在腔内进行反复反射，增强激光的能量。
5.输出光纤输出光纤负责将激光能量从激光器传输到目标位置。
输出光纤一般具有高纯度、低损耗和稳定的特点。
应用领域光纤激光器具有广泛的应用领域，下面将分别介绍光纤激光器在工业、医疗和通信领域的应用。
工业应用•材料加工：光纤激光器可以用于金属切割、焊接、打孔等材料加工工序，具有精确性高、速度快、不产生物理接触等优点。
•雷达测距：光纤激光器可以应用于测距仪器，利用激光器发射一束光线，通过测量光的反射时间来计算距离。
•光纤通信：光纤激光器可在光纤通信中作为信号的光源和放大器，具有高效率、高信号质量和大带宽等特点。
医疗应用•激光手术：光纤激光器可用于激光手术，如激光手术切割、焊接和去除异物等，具有创伤小、出血少、精确性高等优点。
•激光治疗：光纤激光器可用于激光治疗，如激光照射疗法、激光物理疗法和激光穿透疗法等，可以用于肌肤美容、康复和疾病治疗等。
光纤激光器研究报告
光纤激光器研究报告近年来，随着信息技术的快速发展，光通信和光存储技术的需求不断增加，光纤激光器作为一种重要的光源设备，其研究和应用也越来越受到关注。
本文将从光纤激光器的基本原理、研究现状、应用前景等方面进行探讨。
一、光纤激光器的基本原理光纤激光器是一种利用光纤作为激光介质的激光器。
其基本结构包括光纤、光纤耦合器、泵浦光源、光纤光栅等。
泵浦光源通过光纤耦合器将能量输送到光纤中，光纤光栅则用于调制光纤中的光场，使其产生激光输出。
光纤激光器的输出波长和功率可以通过调节光纤光栅的参数来控制。
光纤激光器的工作原理是基于光纤的增益介质特性。
当泵浦光经过光纤时，会激发光纤中的掺杂物（如铒离子、钕离子等）发生跃迁，产生光子，并激发周围的光子参与共振反馈，形成光纤中的激光场。
光纤激光器具有波长可调、功率稳定、光斑质量好等优点，因此在光通信、激光加工、医学等领域有广泛的应用。
二、光纤激光器的研究现状目前，光纤激光器的研究主要集中在以下几个方面：1.光纤激光器的波长调制技术光纤激光器的波长调制技术是实现光纤激光器波长可调的关键技术之一。
目前，波长调制技术主要包括电光调制、热光调制、机械调制等。
其中，电光调制技术是最常用的一种技术，其原理是利用电场控制光纤光栅的折射率，从而调制激光的波长。
2.光纤激光器的高功率输出技术光纤激光器的高功率输出是实现光纤激光器广泛应用的必要条件之一。
目前，高功率输出技术主要包括多段光纤放大、光纤叠加等。
多段光纤放大技术通过将光纤分成多段进行放大，从而提高激光器的输出功率。
光纤叠加技术则是利用多根光纤叠加的方法，将多个低功率的激光器输出合并成一个高功率的激光器输出。
3.光纤激光器的光学降噪技术光学降噪技术是提高光纤激光器光斑质量的关键技术之一。
目前，光学降噪技术主要包括光纤光栅滤波、光纤光栅反馈等。
其中，光纤光栅滤波技术是将光纤光栅的带通滤波器替换为带阻滤波器，从而实现对光纤激光器输出波长的滤波。
光纤激光器的理论与实验研究
光纤激光器的理论与实验研究光纤激光器是一种利用光纤作为工作介质的激光器。
相比于传统激光器，光纤激光器具有结构简单、体积小、功率稳定等优点，因此在光通信、医疗、工业加工等领域得到广泛应用。
本文将介绍光纤激光器的基本原理、结构和性能，并重点探讨了光纤激光器的实验研究进展和应用前景。
一、光纤激光器的基本原理和结构光纤激光器的工作原理基于三个部分：激光介质、激光刺激源和反射器。
光纤激光器与传统激光器最大的不同在于光纤作为激光介质。
激光刺激源可以是电流、光或热等刺激方式，可以通过电子激发将参数转化为光信号，进而在光纤内扩散并被反射器反射形成激光器。
光纤激光器的结构、形式比较多样，但它们一般包括：激光介质、激光刺激源、反射器、光纤耦合器、光学输出部分。
其中，激光介质是光纤，由于光纤的细长、柔性、低价格、可靠性高等特点，提高了光纤激光器的光学特性，比如波导效应，从而实现了实际应用的复杂化程度。
激光刺激源选择与否，一般根据不同应用场合有区别，在医疗领域如SOLED为主流光源，但在工业领域，高压氙或钠灯光源通常采用。
反射器是锥形反射器或圆柱形镜反射器，两者的反射作用都可达到100%。
光纤耦合器主要用于将激光器的输出与其他的光学设备相连，各种传感器、医疗领域、工业领域都可以使用。
光学输出部分是机械永久码和钛焦散镜的组合，多项光学组件共同完成激光输出成型。
二、光纤激光器的性能特点光纤激光器具有很多优点，比如小体积、低噪声、功率稳定等，这些特点使其在各个领域中受到了广泛应用。
（1）大功率输出光纤激光器可以产生1W-100kW持续功率输出，而且功率稳定，颜色较浅。
随着技术不断发展，光纤激光器在功率输出上的性能不断得到提升。
（2）宽波段光纤激光器可以产生宽波段光信号，从紫外线到红外线都可以实现输出，具有很高的信噪比和相干特性。
多种波长的信号可以在同一个光纤内同时传输和操控。
（3）高可靠性由于光纤激光器的光学部件与常规激光器的光学元件相比，具有比较好的机械结构和散热系统，因此在使用时也具有较高的可靠性。
光纤激光器的原理与结构
光纤激光器的原理与结构光纤激光器是一种利用光纤作为激光器介质的激光器。
它以光纤的光导特性为基础，具有小巧、灵活、高效等优点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
光纤激光器的基本原理可以归纳为激光放大、光反馈和能量转换三个方面，下面将对其进行详细介绍。
第一，激光放大。
光纤激光器一般采用掺杂有特定材料的光纤作为放大介质。
其中，掺杂的材料可为稀土离子如铒、钕等，其主要作用是提供能级，实现电能到光能的转换。
当外界的能量供给（如光能、电能等）作用于掺杂材料时，稀土离子吸收入射光并转化为激活态，激活态颗粒与基底发生碰撞而迅速跃迁到较低能级并释放出辐射能，形成激光。
由于掺杂材料分布于光纤核心区域，使得光能在光纤中的驻留时间增加，从而增加放大系数，提高激光功率。
第二，光反馈。
为了获得高质量的激光输出，光纤激光器需要实现光的随轴反馈。
它一般采用光纤光栅和光耦合器等装置来实现。
光纤光栅是一种通过改变光纤折射率分布而形成的光波束反射镜，起到光反馈的作用。
光耦合器则是将输入光和输出光分别通过两根相互独立的光纤引入和引出，用以将反射的激光光束分离出来。
通过调整光栅结构和光耦合器的参数，可以实现激光的特定波长选择和功率调节，进而实现激光器的稳定输出。
第三，能量转换。
光纤激光器需要将外部能源（如电能）转化为激光输出。
一般情况下，光纤激光器采用半导体激光器作为光纤激励源。
通过将电能输入到半导体器件中，形成电子与空穴的复合，产生光子并通过光纤输送到激光器中进行放大和反馈，最终实现激光输出。
同时，光纤激光器还需要提供稳定的电源供给和温度控制系统，以保证激光器的正常工作。
光纤激光器的结构一般包括激光介质、激光泵浦、光栅和耦合器等组成。
其中，激光介质即掺杂有稀土离子的光纤，可为单模光纤或多模光纤。
激光泵浦是提供能源的装置，一般采用半导体激光器。
光栅是实现光的反馈的装置，采用了周期性折射率变化的结构。
耦合器则是实现输入光和输出光的分离，并且可根据需要进行功率调节和波长选择。
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光纤激光器的原理及应用张洪英哈尔滨工程大学理学院摘要：由于在光通信、光数据存储、传感技术、医学等领域的广泛应用，近几年来光纤激光器发展十分迅速，且拥有体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优势。
本文简要介绍了光纤激光器的基本结构、工作原理及特性，并对目前几种光纤激光器发展现状及特点做了分析，总结了光纤激光器的发展趋势。
关键词：光纤激光器原理种类特点发展趋势1引言对掺杂光纤作增益介质的光纤激光器的研究20世纪60年代，斯尼泽(Snitzer)于1963年报道了在玻璃基质中掺激活钕离子(Nd3+)所制成的光纤激光器。
20世纪70年代以来，人们在光纤制备技术以及光纤激光器的泵浦与谐振腔结构的探索方面取得了较大进展。
而在20世纪80年代中期英国南安普顿大学掺饵(EI3+)光纤的突破，使光纤激光器更具实用性，显示出十分诱人的应用前景[1]。
与传统的固体、气体激光器相比，光纤激光器具有许多独特的优越性，例如光束质量好，体积小，重量轻，免维护，风冷却，易于操作，运行成本低，可在工业化环境下长期使用；而且加工精度高，速度快，寿命长，省能源，尤其可以智能化，自动化，柔性好[2-3]。
因此，它已经在许多领域取代了传统的Y AG、CO2激光器等。
光纤激光器的输出波长范围在400~3400nm之间,可应用于：光学数据存储、光学通信、传感技术、光谱和医学应用等多种领域。
目前发展较为迅速的掺光纤激光器、光纤光栅激光器、窄线宽可调谐光纤激光器以及高功率的双包层光纤激光器。
2光纤激光器的基本结构与工作原理2.1光纤激光器的基本结构光纤激光器主要由三部分组成：由能产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和可使激光介质处于受激状态的泵浦源装置。
光纤激光器的基本结构如图2.1所示。
图2.1 光纤激光器的基本结构图增益介质为掺有稀土离子的光纤芯，掺杂光纤放置在两个反射率经过选择的腔镜之间，泵浦光从光纤激光器的左边腔镜耦合进入光纤，经准直光学系统和滤波器得到输出激光。
从理论上来说，只有泵浦源和增益光纤是构成光纤激光器的必须组件，而谐振腔并非必不可缺的组件。
谐振腔的选模和增加增益介质长度的作用在光纤激光器中是可以不用的，因长光纤本身可以非常长，从而获得很高的单程增益，而光纤的波导效应又可以起到选模的作用。
但实际应用中人们一般希望使用较短光纤，所以多数情况下采用谐振腔，以引入反馈。
由于光纤激光器是波导式结构，可容强泵浦、有高增益(单程增益达50dB),稀土元素在玻璃基质中有较宽的线宽和调谐范围[2](Yb3+为125nm、Tm3+>300nm)。
具体特点如下：1)光纤作为导波介质，其耦合效率高，纤芯直径小，纤内易形成高功率密度，可方便地与目前的光纤通信系统高效连接，构成的激光器具有高转换效率、低激光阈值、输出光束质量好和线宽窄等特点。
2)由于光纤具有很高的“表面积/体积”比，散热效果好，环境温度允许在-20—70℃之间，无需庞大的水冷系统，只需要简单的风冷即可。
3)可在恶劣的环境下工作，如在高冲击、高震动、高温度、有灰尘的条件下皆可正常运转。
4)由于光纤具有极好的柔绕性，激光器可设计得相当小巧灵活、外形紧凑体积小，易于系统集成，性能价格比高。
5)具有相当多的可调谐参数和选择性，能获得宽调谐范围、很好的单色性和高稳定性，其泵浦寿命长，平均无故障工作时间在10kh甚至100kh以上。
2.2光纤激光器的工作原理目前开发的光纤激光器主要采用掺稀土元素的光纤作为增益介质。
光纤激光器工作原理是泵浦光通过前反射镜（或前光栅）入射到掺杂光纤中，吸收了光子能量的稀土离子会发生能级跃迁，实现“粒子数反转”，反转后的粒子经弛豫后会以辐射形式再从激发态跃迁回到基态，同时将能量以光子形式释放，通过后反射镜（后光栅）输出激光[4]。
掺稀土元素的光纤放大器推动了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。
当泵浦光通过光纤中的稀土离子时, 就会被稀土离子所吸收，这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转。
反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。
从激发态到基态的辐射方式有两种，即自发辐射和受激辐射，其中受激辐射是一种同频率、同相位的辐射，可以形成相干性很好的激光。
激光发射是受激辐射远远超过自发辐射的物理过程，为了使这种过程持续发生，必须形成离子数反转，因此要求参与过程的能级应超过两个，同时还要有泵浦源提供能量[5]。
光纤激光器实际上也可以称为是一个波长转化器，通过它可以将泵浦波长光转化为所需的激射波长光。
例如掺铒光纤激光器将980nm的泵浦光进行泵浦, 输出1550nm的激光。
激光的输出可以是连续的，也可以是脉冲形式的。
光纤激光器有两种激射状态，三能级和四能级激射。
三能级和四能级的激光原理如图2.2所示，泵浦（短波长高能光子）使电子从基态跃迁到高能态E44或者E33, 然后通过非辐射方式跃迁过程跃迁到激光上能级E43或者E32, 当电子进一步从激光上能级跃迁到下能级E42或者E31时, 就会出现激光的过程。
图2.2 三能级和四能级激光能级图3光纤激光器的类型光纤激光器有很多种，其按不同的分类方法可分为如表3.1所示的类型，下文主要介绍其中几种激光器。
表3.1 光纤激光器分类表3.1稀土类掺杂光纤激光器稀土元素包括15种元素，在元素周期表中位于第五行。
目前比较成熟的有源光纤中掺入的稀土离子有Er3+、Nd3+、Pr3+、Tm3+、Yb3+。
近几年，双包层掺杂光纤激光器利用包层泵浦技术，使输出功率获得极大提高，成为激光器又一研究热点。
此种光纤结构如3.1所示，由外包层、内包层和掺杂纤芯所构成，外包层的折射率小于内包层的折射率，内包层的折射率小于纤芯的折射率，从而构成双层的波导结构。
掺杂双包层光纤是构成光纤激光器的关键部件，在光纤激光器中的作用主要是：1）将泵浦光功率转换为激光的工作介质；2）与其他器件共同构成激光谐振腔。
其工作原理主要是：将泵浦光通过侧向或端面耦合注入光纤，由于外包层折射率远低于光纤的内包层，所以内包层可以传输多模泵浦光。
内包层的横截面尺寸大于纤芯，对于所产生的激光波长，内包层与掺稀土离子的纤芯构成了完善的单模光波导，同时它又与外包层构成了传输泵浦光功率的多模光波导。
这样可以将大功率多模泵浦光耦合进入内包层，多模泵浦光沿光纤传输的过程中多次穿过纤芯并被吸收，由于纤芯中稀土离子被激发，从而产生较大功率信号激光输出。
工作原理如图3.1所示[6]。
图3.1 双包层掺杂光纤包层泵浦原理3.2光纤光栅激光器20世纪90年代紫外写入光纤光栅技术的日益成熟，使得光纤光栅激光器愈受重视，其中主要是分布Bragg反射器光纤光栅激光器(DBR)和分布反馈(DF B)光纤光栅激光器。
两者的区别主要在于DFB光纤激光器只用一个光栅来实现光反馈和波长选择，故稳定性更好，还避免了掺Er光纤与光栅的熔接损耗。
但是，虽然可直接将光栅紫外写入掺Er光纤，由于纤芯含Ge少，光敏性差，DEB光纤激光器实际并不易制作。
相比之下DBR光纤激光器可将掺锗(Ge)光纤光栅熔接在掺Er光纤的两端构成谐振腔，制作较为简便。
DBR、DFB光纤光栅面临的问题有：由于谐振腔较短，使得泵浦的吸收效率低；谱线较环形激光器宽，模式跳跃现象等，这些问题都在不断解决中。
提出的改进方案有：采用Er：Yb共掺杂光纤作增益介质、采用内腔泵浦方式、主振荡器和功率放大器一体化等[7]。
3.3超短脉冲光纤激光器超短脉冲激光器也是目前光纤激光器研究的一个热点，它主要应用的是被动锁模技术。
与固体激光器相同，光纤激光器也是根据锁模原理产生短脉冲的激光输出。
当光纤激光器在增益带宽内大量纵模上运转时, 当每个纵模相位同步，任意相邻纵模相位差为常数时，就会实现锁模。
谐振腔内循环的单个脉冲经过输出耦合器输出能量。
光纤激光器分为主动锁模光纤激光器和被动锁模光纤激光器。
主动锁模调制能力限制了锁模脉冲的宽度，它的脉冲宽度一般是ps量级。
被动锁模光纤激光器是利用了光纤或者其它的光学元件的非线性光学效应实现锁模的。
激光器结构简单，在一定条件下不需要任何调制元件就可以实现自启动锁模工作[8]。
启用被动锁模光纤激光器可以输出fs量级的超短脉冲[9]。
超短脉冲激光器已经用在超快光源上，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦技术。
超短脉冲发生技术是实现超高速光时分复用( OTDM) 的关键技术。
超短脉冲光纤激光器几乎遍及材料、生物、医学、化学、军事等各个领域。
4发展前景激光器是激光技术的核心，未来光纤激光器的发展方向将会是：进一步提高光纤激光器的性能，如继续提高输出功率、提高光束质量；扩展新的激光波段、拓展激光器的可调谐范围；压窄激光谱宽；开发极高峰值的的超短脉冲（ps和fs量级）高亮度激光器；进行整体小型化、实用化、智能化的研究。
而近几年的发展主要集中在3个方面：（1）光纤布拉格光栅的性能的提高，让其很好的应用在光纤激光器中；（2）光纤激光器在脉冲和谱线宽度更窄，输出功率更高，调谐范围更广等；（3）光纤激光器发展的更实用化[10]。
在工业上的应用光纤激光器在工业方面的应用最引人注目的是材料处理，随着它的功率不断提高，光纤激光器在工业切割方面已经开始规模化应用。
光纤激光器是金属和非金属材料切割，加工与处理的理想设备，可利用光纤激光器进行激光产品定标、精密切割、激光雕刻、激光焊接、精密打孔、激光检测、微弯曲、激光测量等技术方面。
在通信上的应用为了满足目前通信的大容量要求，光纤激光器的应用便成为通信中的一项新兴的技术。
今后的通信技术将会由电通信逐步转化为光通信。
光纤激光器不仅能产生连续的激光输出，而且可以产生皮秒(ps)甚至飞秒(fs)的超短激光脉冲。
光纤激光器已经在降低阈值，加宽波长范围，波长可调谐能方面取得了很大的发展。
其中光孤子通信是走向实用化的主要技术，光孤子通信传输距离可达到百万km，传输速率可以达到20Gb/s，误码率低于10-13，实现了信号传输的高速度和高质量。
在军事方面的应用由于光纤激光器功率的不断提高，其在军事方面的应用也越来越来广泛。
为了达到定向能武器的目的，把几个光纤激光器组合成为同相位阵列结构，这样可以提高光纤激光器的功率。
在美国空军研究实验室，目前正在研究着100kW级的光纤激光器。
这样才能达到军事应用的目的。
目前国内的光纤激光器的发展才处于初期发展阶段，但是输出功率已经有了大幅度的提高。
单根光纤输出接近衍射极限光束功率已经上升到1000W以上。
高功率光纤激光器技术的突破主要受益于大模区光纤的出现和高亮度半导体抽运源技术的成熟。