正如塊體固態激光器一樣，從使用摻雜玻璃到使用摻雜單晶增益介質的轉變，是提升單臺光纖激光器輸出功率的重要一步。出于這個原因，單晶光纖（SCF）正處于緊鑼密鼓的發展狀態。目前市場上已經存在各種構造，包括使用無粘合劑粘合形成的晶體包層晶體光纖（難以制造，因此不適合大規模生產）、玻璃包層晶體光纖（由于玻璃包層的熱絕緣性能，因此不適合功率提升）和無包層SCF（非常適合于研究應用，但若要適合更廣泛的應用，還需要合適的包層沉積技術）。
先前測試的無包層 SCF 配置，包括具有 1mm 或更小直徑的短（長度30~60mm）泛光照明晶體棒，其中泵浦光由于全內反射而被約束在棒內，但輸出激光本身的模式結構僅由腔鏡所確定。換句話說，SCF 沒有起到激光波導的作用，相比光纖激光器更像塊體激光器。
相比之下，最近由美國陸軍研究實驗室（ARL）和美國Shasta Crystals 公司的研究人員，聯合開發和測試的更長且更薄的二極管泵浦無包層摻鐿 YAG（Yb ：YAG）晶體激光器，已經展示了純波導激光器運行模式（見圖1）。該SCF由Shasta Crystals公司制造，直徑為100μm，長度為 100mm，摻雜濃度為 1%，使用激光加熱基座生長（LHPG）技術，具有適用于大規模生產 SCF 的潛力（盡管將需要開發可大規模生產的晶體包層沉積方法）。該光纖使得 SCF的實驗和優化成為可能。
高轉換效率
在實驗裝置中，SCF 的非減反涂覆部分夾在兩片激光腔鏡之間，來自線偏振激光二極管的發射波長為969nm、帶寬為 3nm 的激光，聚焦在光纖的一端上，通過后（二向色）腔鏡進入光纖。光纖松弛地放置在 V 形槽中，以使其具有最小的物理接觸，而凸透鏡準直激光器的輸出。一片會聚透鏡、激光線濾光片以及激光功率計，用于收集有關激光輸出的數據。由于考慮到對光波導會產生不利影響，所以沒有使用導熱脂從光纖吸熱，二極管泵浦以 1% 占空比的準連續波（QCW）模式工作，以保持光纖冷卻。1ms 的泵浦脈沖長度與 YAG中 Yb3+ 的上激光能級壽命在同一量級上，因此實驗結果代表了CW運行，只是在降低的熱負荷下。
研究人員嘗試了從18%~70%的各種輸出鏡反射率，發現最佳反射率為25%。使用91.6W的QCW泵浦輸入（由于1% 的占空比，平均值略低于1W），QCW激光輸出功率在1030nm 波長處約為 53W，這表明光纖激光器即使在未經優化的實驗配置中也有效。
對于SCF參數本身，Shasta Crystals 公司總裁兼首席執行官Giselle Maxwell 解釋說，1%的摻雜水平是通過光譜研究確定的，以幫助決定什么濃度將提供最佳的激光發射條件 ；通過相同的光譜研究來確定晶體的長度，以確定對于一定濃度的摻雜離子，晶體應該是多長、以實現泵浦光束的最大吸收，以及晶體中最有效的激光作用 ；并且晶體直徑根據用戶的便利性和期望什么效果來確定（更小的直徑獲得更好的光波導）。
“我們的下一步工作將是改進包層技術（主要是包層的厚度），以提供真正的全晶體雙包層單晶光纖，因為改善的導熱屬性，其性能將勝過任何雙包層玻璃光纖。”Maxwell指出。
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