光纖激光器結構緊湊、電光效率高，一個重要的原因是采用半導體激光器作為泵浦源。半導體激光器采用PN結作為發光光源，電泵浦直接出光，電光效率在50%左右。目前單芯片出光功率已經突破20W，采用空間合成、偏振合成和光譜合成等多種方式進一步提升功率至數百瓦。合成之后的半導體激光通過透鏡耦合進入輸出尾纖，并經合束器進入激光器。
目前摻鐿光纖激光器主要的泵浦波長有三種，即915nm、976nm和1018nm，其中前兩種主要在工業產品中使用，最后一種則用于超高單纖功率科研產品中。摻鐿光纖激光器的泵浦波長的選擇主要是由摻鐿光纖（YDF）的吸收發射譜所決定的，如圖1所示。
圖1 摻鐿光纖吸收發射譜
可見，YDF在915nm附近和976nm附近各有一個吸收峰，其中915nm的吸收峰的吸收截面為976nm吸收峰的1/3，而915nm吸收峰的寬度則遠大于976nm吸收峰。吸收峰的特征也決定了為何工業激光器絕大部分采用915nm而非976nm作為泵浦源。一方面，半導體激光芯片在制造過程中，冷波長（低功率工作的波長）存在一定的分布，一般在數10nm左右，如果采用976nm吸收峰，則需要對激光芯片的波長進行篩選，導致良率下降，成本上升。另一方面，半導體激光器的輸出波長隨著其溫度（與散熱溫度、工作電流和功率有關）正相關，即溫度越高，波長向長波方向漂移，每度漂移量在0.3nm，因此如果采用976nm泵浦，則對激光器的冷卻和溫控提出很高的要求。915nm泵浦雖然吸收強度只有976nm泵浦的1/3，導致915nm泵浦激光器所使用的YDF長度為976nm的3倍，但是激光器設計更為簡單，也更為可靠皮實。
976nm泵浦在科研機構的研究中一直是主流技術路線，主要采用進口的976nm泵浦源，甚至是波長鎖定泵浦源，即通過在半導體激光器合成光路插入反饋波長的光柵以穩定輸出波長和壓窄線寬。這類泵浦源成本很高，不適合于對成本要求極高的工業激光領域。
近年來，隨著976nm芯片和封裝技術的日漸成熟，特別是國內多年來光纖激光研究成果的外溢，976nm泵浦技術在工業領域也逐漸開始大規模應用。特別是對于水冷超高功率激光器，逐漸稱為一種技術趨勢。原因包括：
（1）976nm泵浦相比915nm泵浦量子效率高了近10%，使得系統具有更高的電光效率，也就是說同等輸出功率，所用的泵浦功率可以減少10%，有利于成本控制；
（2）由于連續激光器單位功率售價的不斷降低，泵浦源成本占比逐漸下降，而增益光纖的成本占比有上升趨勢，976nm泵浦相比915nm只需要用1/3的光纖長度，降低了光纖材料的成本，光纖長度的縮短使得激光器的整體構造也會更為小巧緊湊，同時對于高功率激光器，非線性效應也得到了有效的抑制；
（3）根據激光動力學過程和YDF的吸收發射譜數據，976nm泵浦時上能級粒子布居數水平要遠低于915nm泵浦，使得YDF光暗化的風險下降，對于長時間工作的工業激光器，穩定性得到提高。
當然，976nm泵浦也存在一定的風險和問題：
（1）對冷水機溫控精度要求更高，因為工業產品不可能采用成本高昂的976nm波長鎖定的泵浦源；
（2）高功率單模產品的模式不穩定受限，由于單位長度吸收泵浦光的功率更高，熱負載更高，在功率高到一定程度時會導致TMI，使得輸出激光的M2顯著劣化；
（3）集成工藝難度增加，關鍵熔點的處理難度加大，以保證在較高的熱負載條件下能夠穩定可靠工作。
在實際的應用中，特別是不單單關注功率的場合，需要考慮的因素還很多，需要綜合權衡選擇合適的泵浦方案。光至科技研發的2kW到5kW級高功率窄線寬單模連續激光器會根據不同的應用場景的需求，包括功率、光譜、光束質量以及非線性等綜合要求，選擇優化的泵浦方案。
實際上，除了915nm和976nm兩個波長，940nm和960nm波長的泵浦源也經常在光纖激光器中使用。這種波長泵浦源的選擇往往跟增益光纖的選型有關，對于一些摻磷的YDF，其吸收發射譜形態可能發生變化，如圖2所示。此時915nm的吸收峰變得不明顯，較長的泵浦波長有助于提高激光轉換效率。
圖2 摻磷YDF的吸收發射譜
然而，隨著激光器功率的不斷提升，常規的半導體泵浦亮度已經很難滿足要求超高功率單纖輸出的要求，IPG于是提出了基于1018nm級聯泵浦方案，并基于此方案實現了單纖20kW的功率輸出。1018nm級聯泵浦的基本思路是，先利用976nm的半導體激光泵浦產生1018nm激光，將激光亮度提升數個量級，然后再將1018nm激光進行合束，并用于泵浦1080nm的激光，單纖激光器功率提升的泵浦亮度限制被打開。
光至科技開發了基于976nm泵浦的300W到500W的1018nm激光器模塊，并基于此模塊開發了5kW~8kW量級的1018nm泵浦模塊，適用于作為大型科研激光裝置的泵浦源。
光纖激光器的功率提升之路還在持續，適用的工作場景越來越多，工程化程度也越來越高，市場前景廣闊，大有可為。這些成果的取得一方面得益于我國在高功率光纖激光器領域研發的持續大量的投入，突破了關鍵材料、器件和系統的核心技術，培養了一批專業人才，另一方面得益于近年來光纖激光器在工業領域的大規模應用，使得整個產業鏈更為完整，規模化優勢逐漸顯現。
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