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光纤激光器是在光纤放大器的基础上而发展起来的。光纤放大器是利用了掺杂稀土元素的光纤，再加上一个恰当的反馈机制便形成了光纤激光器。掺杂稀土元素的光纤就充当了光纤激光器的增益介质。在光纤激光器中有一根非常细光纤纤芯，由于外泵浦光的作用，在光纤内便很容易形成高功率密度，从而引起激光工作物质能级的粒子数反转。采用光纤光栅作为光纤激光器的谐振腔。用特殊工艺制成的树杈型包层光纤，多模泵浦光就从光纤岔口导入，对树杈型光纤内的一条细小的掺杂稀土元素（例如镱）的单模光纤纤芯泵浦。当泵浦光每次横穿过单模光纤纤芯时，将稀土元素的原子泵浦到上能级，然后通过跃迁产生自发辐射光，通过在光纤内设置的光纤光栅的选频作用，特定波长的自发辐射光被振荡放大而最后产生激光输出。若在包层光纤材料中掺杂不同的稀土元素，例如掺杂铒、铥、镨、镱等不同的稀土元素即会使得光纤激光器有多种不同的激光波长输出。
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