早期的光纖激光器效率低、功率低，局限也大，直到出現(xiàn)了可以將泵浦光束傳送到包層的更有效方法。IPG Photonics公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Valentin Gapontsev，在利用多個單發(fā)射極二極管激光器將側(cè)邊泵浦光束發(fā)送到大面積包層領(lǐng)域，享有“先驅(qū)”的盛譽。

這是一種可以克服以前發(fā)射方法局限性的方法——側(cè)邊泵浦光束法有助于釋放光纖激光器的真正潛力，開啟了高功率光纖激光器和放大器的新時代，并徹底改變了光纖技術(shù)的進一步發(fā)展，促進了光纖激光器在工業(yè)、科學和醫(yī)療設(shè)備等不同應(yīng)用領(lǐng)域的大規(guī)模采用。工業(yè)光纖激光器的發(fā)展可劃分為兩個階段，特征分別是功率合成器和亮度轉(zhuǎn)換器。

第一階段的功率合成器包含多個激光二極管泵浦封裝，旨在有效地將它們的多模光組合成無源傳輸光纖。使用冗余的單發(fā)射極二極管封裝，可以確保激光器的高可靠性。該激光器的光學腔內(nèi)有兩個光纖布拉格光柵鏡，位于中央單模芯，是一種摻雜了多種稀土元素的包層高純度光纖。

這個光學腔將低質(zhì)量的二極管光轉(zhuǎn)換為單模激光光束。其中一個光纖布拉格光柵作為全反射器，另一個作為部分反射器或輸出耦合器。多模包層中沒有摻雜其他元素，作用只是散發(fā)二極管泵浦光。光纖激光器的固態(tài)結(jié)構(gòu)，使它不受灰塵、水分和自由空間空氣擾動等環(huán)境因素的影響。

整體泵送方法的電效率超過50%，單個模塊的單模輸出功率約為2kW-3kW。可以直接使用或組合使用單個模塊的輸出，以提供超過100 kW的高亮輸出，使得這種光纖激光器可以解決各種工業(yè)應(yīng)用。

操作方式

光纖激光器可分為連續(xù)波（CW）、準連續(xù)波（QCW）、納秒脈沖、超快皮秒或飛秒脈沖等多種光波模式。連續(xù)波激光器可在額定最大輸出功率內(nèi)提供穩(wěn)定的輸出，可以根據(jù)輸出功率調(diào)制到50kHz，但調(diào)制不會增加它們的峰值功率。連續(xù)波激光在許多領(lǐng)域中都有應(yīng)用，最顯著的莫過于切割和金屬焊接，也可用于釬焊、3D打印、熔覆和熱處理。

由10個QCW激光器產(chǎn)生的長脈沖可以使脈沖能量和峰值輸出功率增加10倍，長脈沖持續(xù)時間為10µs-100000µs。例如，平均功率為300W的QCW激光器，峰值功率為3kW，脈沖能量為30J。QCW激光器主要用于焊接、鉆孔以及特殊切割操作，如切割高反射金屬或其他材料。標準QCW模型機的峰值功率范圍為1kW-20kW，運行成本比可做同等輸出的其他競爭性激光技術(shù)低得多。

納秒脈沖調(diào)Q光纖激光器可提供從10W-2kW的平均輸出功率范圍。在1ns-1000ns范圍內(nèi)，脈沖持續(xù)時間可以固定，也可調(diào)（用戶可選擇預(yù)編程）。典型的激光脈沖能量在10W-300W內(nèi)，與用于微處理的單模光束質(zhì)量接近，高達1mJ左右。根據(jù)型號不同，這些激光器可在千赫茲到兆赫之間調(diào)制。將具有更高平均功率的脈沖激光器用于高速表面處理，脈沖能量可達100mJ，就能實現(xiàn)更大的處理區(qū)域。

超快皮秒和飛秒光纖激光器的脈沖持續(xù)時間為200fs至幾個皮秒，平均功率為10W-200W，可用于各種微處理應(yīng)用，包括金屬和非金屬。

一個光纖激光器的有源激光核心可以摻雜一個或多個有源原子，就能產(chǎn)生處于幾個光譜范圍中的一個標準輸出

波長范圍

在光纖激光器的有源激光核心摻雜一個或多個有源原子，能產(chǎn)生處于幾個光譜范圍中的一個標準輸出（圖3）。例如，摻雜鐿（Yb）原子，可產(chǎn)生1030nm-1080nm之間的輸出；摻雜鉺（Er）原子，產(chǎn)生的波長在1500nm-1570nm之間；摻雜銩（Tm）原子，可產(chǎn)生1900nm-2050nm的光。將這些基本線的頻率增加一倍或三倍，就是能發(fā)出綠色光束（515nm- 550nm）和紫外光束（-355nm）的激光器。

基波鐿鉺的拉曼位移可達范圍擴大到1.15µm-1.8µm。波長的進一步倍頻使得光纖激光器可以在515nm-635 nm的可見光范圍內(nèi)工作。此外，由摻雜了銩或鉺的連續(xù)波光纖激光器泵浦的混合固態(tài)激光器，可提供1.9µm至>5µm區(qū)間的中紅外輸出。