超快光纖激光器采用光纖做工作介質(zhì)，光纖渡導性質(zhì)也會(huì )影響到光纖激光器的特性，光纖中進(jìn)入泵浦光具有很多種模式，信號光電也可能會(huì )具備很多種模式，所以不同的泵浦模式會(huì )對不同的信號模式產(chǎn)生不同的影響，在一定程度上增加了分析光纖激光器的復雜程度，而光纖激光器也會(huì )在很大程度上受到光纖中的摻雜分布的影響，所以通常在光纖中摻雜進(jìn)工作離子也就是雜質(zhì)，使介質(zhì)具備一定的增益特性。一般來(lái)說(shuō)，工作離子都均勻分布于纖芯中，但是在光纖中的不同模式的泵浦光的分布并不是均勻的，所以為了有效提高泵浦效率，需要促進(jìn)泵浦能量與離子分布的重合。
光纖激光器與傳統的固體、氣體激光器相同，都是由泵浦源、諧振腔以及增益介質(zhì)三個(gè)基本要素組成。泵浦源利用的是高功率半導體激光器，諧振腔可以用耦合器構成的各種環(huán)形諧振腔，也可以用由光纖光柵等光學(xué)反饋元件構成各種直線(xiàn)型諧振腔，而普通非線(xiàn)性光纖與稀土摻雜光纖是光纖激光器的主要的增益介質(zhì)。在適宜的光學(xué)系統耦合下泵浦光進(jìn)入增益光纖，而吸收泵浦光后的增益光纖會(huì )形成非線(xiàn)性增益或者粒子數反轉，從而形成自發(fā)發(fā)射光，在經(jīng)過(guò)諧振腔的選模與受激放大后，自發(fā)發(fā)射光Z終會(huì )形成穩定的激光輸出。
超快光纖激光器的激射狀態(tài)分為三能級激射與四能級激射兩種形式。它們之間的區別在于三能級系統中存在著(zhù)較低能級，激光下能級為基態(tài)或者靠近基態(tài)的能級，而四能級系統中的基態(tài)能級與激光下能級之間具有一個(gè)躍遷，一般情況下為無(wú)輻射躍遷。將電子從基態(tài)提升到比激光上能級較高的一個(gè)或多個(gè)泵浦帶，通過(guò)非輻射躍遷，電子通常會(huì )到達激光上能級泵浦帶，并且以比較快的速度弛豫到壽命相對較長(cháng)的亞穩態(tài)，積累在亞穩態(tài)上的電子數比激光下能級要多，因此產(chǎn)生了粒子數的反轉，電子放出能量的形式是輻射光子，通過(guò)這種形式電子就能回到基態(tài)，通過(guò)光學(xué)諧振腔這種自發(fā)發(fā)射的光子會(huì )反饋到增益介質(zhì)中，誘發(fā)受激發(fā)射，同時(shí)形成和誘發(fā)此過(guò)程的光子性質(zhì)相同的光子，在諧振腔內，如果光子獲得的增益比其在腔內的損耗還要大，激光輸出就會(huì )形成。
