通常高功率光纖激光器和放大器使用稀土摻雜雙包層光纖，并由光纖耦合的大功率二極管棒或其他激光二極管泵浦。泵浦管不進(jìn)入纖芯，而是進(jìn)入內(nèi)包層，同時在內(nèi)包層中產(chǎn)生激光。產(chǎn)生的激光束質(zhì)量很好，甚至可以得到衍射極限的光束質(zhì)量，需要單模光纖。因此，雖然輸出功率比泵浦光低，但光纖激光器的輸出光亮度比泵浦光高幾個數(shù)量級。 （通常泵浦效率大于50%，有時甚至大于80%）所以這種光纖激光器可以用作亮度轉(zhuǎn)換器，也就是增加光亮度的器件。
對于特別高的功率，纖芯面積需要足夠大，因為光強會非常高，另外一個原因是雙包層光纖中包層與纖芯面積之比大，導(dǎo)致泵浦吸收低。當(dāng)纖芯面積在幾千平方微米量級時，采用單模光纖纖芯是可行的。使用多模光纖，當(dāng)模面積比較大時，可以獲得質(zhì)量較好的輸出光束，光波主要是基模。 （高階模式也可以通過纏繞光纖在一定程度上激發(fā)，除了高功率下的強模式耦合的情況）隨著模式面積變大，光束質(zhì)量不能再保持衍射限制，但相比例如，對于以相似功率強度工作的棒狀激光器，產(chǎn)生的光束質(zhì)量仍然相當(dāng)好。
如何注入非常高功率的泵浦光有多種選擇。的方法是直接在光纖端口處泵送包層。這種方法不需要特殊的光纖元件，但大功率泵浦光需要在空氣中傳播，尤其是空氣-玻璃界面，對灰塵或錯位非常敏感。在許多情況下，使用光纖耦合泵浦二極管，以便泵浦光始終在光纖中傳輸。另一種選擇是將泵浦光饋入無源光纖（未摻雜）并將無源光纖纏繞在摻雜光纖周圍，以便泵浦光逐漸傳輸?shù)綋诫s光纖中。有一些方法可以使用特殊的泵浦組合裝置將一些泵浦光纖和摻雜信號光纖融合在一起。還有其他基于側(cè)面泵浦光纖線圈（光纖盤激光器）或泵浦包層中的凹槽的方法，以便可以注入泵浦光。后一種技術(shù)允許多點注入泵浦光，從而更好地分布熱負(fù)荷。
圖 2：高功率雙包層光纖放大器設(shè)置圖，泵浦光通過自由空間進(jìn)入光纖端口。氣體玻璃接口必須嚴(yán)格對齊和清潔。
所有注入泵浦光的方法之間的比較是復(fù)雜的，因為涉及到許多方面：傳輸效率、亮度損失、易于處理、操作靈活、可能的背反射、從纖芯到泵浦光源的光泄漏，保留選擇極化等
盡管近年來大功率光纖器件的發(fā)展非常迅速，但仍然存在一些限制進(jìn)一步發(fā)展的局限性：
大功率光纖器件的光強大大提高?，F(xiàn)在通常可以達(dá)到材料損壞閾值。因此，需要增加模式面積（大模式面積光纖），但是當(dāng)需要高光束質(zhì)量時，這種方法有局限性。
單位長度的功率損耗已達(dá)到100W/m的量級，導(dǎo)致光纖內(nèi)產(chǎn)生強烈的熱效應(yīng)。使用水冷可以大大提高功率。摻雜濃度較低的較長光纖更容易冷卻，但這會增加非線性效應(yīng)。
對于非嚴(yán)格的單模光纖，當(dāng)輸出功率大于某個閾值（通常為幾百瓦）時，存在模態(tài)不穩(wěn)定性。模式不穩(wěn)定性會導(dǎo)致光束質(zhì)量突然下降，這是光纖中熱光柵（在空間中快速振蕩）的影響。
光纖非線性影響許多方面。即使在 CW 設(shè)置中，拉曼增益也非常高（甚至以分貝為單位），以至于很大一部分功率被轉(zhuǎn)移到無法放大的更長波長的斯托克斯波上。受激布里淵散射極大地限制了單頻操作。當(dāng)然，也有一些測量方法可以在一定程度上抵消這種影響。鎖模激光器產(chǎn)生的超短脈沖，自相位調(diào)制會對它們產(chǎn)生強烈的光譜展寬效應(yīng)。此外，注入非線性偏振旋轉(zhuǎn)還有其他問題。
由于上述限制，大功率光纖設(shè)備通常不被嚴(yán)格認(rèn)為是可擴(kuò)展的功率設(shè)備，至少不在可實現(xiàn)的功率范圍之外。 （以前的改進(jìn)不是通過單功率縮放來實現(xiàn)的，而是通過改進(jìn)的光纖設(shè)計和泵浦二極管實現(xiàn)的。）在將光纖激光器技術(shù)與薄盤激光器進(jìn)行比較時，這具有重要的意義。在條目激光功率校準(zhǔn)中對其進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。
即使沒有真正的功率縮放，也可以做很多工作來改進(jìn)高功率激光器設(shè)置。一方面，需要改進(jìn)光纖設(shè)計，例如采用大光纖模式面積和單模引導(dǎo)，這通常是通過使用光子晶體光纖來實現(xiàn)的。許多光纖組件非常重要，例如特殊的泵浦耦合器、連接不同模式尺寸光纖的光纖錐度和特殊的光纖冷卻裝置。一旦達(dá)到某種光纖的功率極限，復(fù)合光束是另一種選擇，并且存在合適的光纖設(shè)置來實施該技術(shù)。對于超短脈沖放大器系統(tǒng)，有許多方法可以減少甚至部分利用光纖的非線性效應(yīng)，例如頻譜展寬和隨后的脈沖壓縮。
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